了解Python的数据类型和数据结构（帮你快速度入门python）

Python是当前最流行的编程语言之一，可应用于Web开发、数据分析、人工智能、科学计算、桌面应用、游戏开发等等多个领域。Python的一大特色就是它具有丰富的程序库（包括内置的库及第三方开发的库），我们不必从头开始编写代码，就可以实现功能强大的应用程序。Python不但功能强大，而且和其他编程语言相比它相对简单，不需要任何先前的编程经验即可学习、使用，对初学者极为友好。下面就让我们一起走进丰富多彩的Python编程世界。

Python的数据类型和数据结构

计算机科学领域有一个著名的公式：计算机程序=数据结构+算法。这一公式表明，数据结构是程序的核心，而算法是解决问题的步骤。所以我们在学习某一编程语言的时候，很有必要先了解一下它的数据类型和数据结构。

Python支持各种数据类型和数据结构，它们具有不同的属性和特性，可以用于不同的任务。下面是Python中常用的数据类型和数据结构的介绍。

Python简单数据类型常见的有以下几种（图16）：

1、整数类型（int）

整数类型是Python中最基本的数据类型之一。它代表整数值，可以是正数、负数或零。在Python中，整数没有大小限制。

2、浮点数类型（float）

浮点数类型代表实数值，即包含小数点的数字。在Python中，浮点数也没有大小限制。

3、布尔类型（bool）

布尔类型代表真和假两个值，分别用True和False表示。布尔类型通常用于条件判断和循环控制中。

4、字符串类型（str）

字符串类型代表文本，即一系列字符的序列。字符串用单引号、双引号或三引号表示。三引号可以将多行文本括起来。Python中的字符串是不可变的，也就是说，一旦创建了字符串，就不能修改它的值。

图16 Python中常见的数据类型示例

Python常见的数据结构有以下几种（图17）：

1、列表（list）

列表是Python中最常用的数据结构之一，它是一个有序、可变的集合。列表中的元素可以是不同的数据类型。可以使用索引等操作来访问和修改列表中的元素。列表用中括号“[]”表示。

2、元组（tuple）

元组是另一个有序的集合，它是不可变的。元组中的元素可以是不同的数据类型。与列表不同，元组不能修改。元组用小括号“()”表示。

3、集合（set）

集合可以包含不同的元素，它是无序的，没有重复的值。集合可以用于集合运算，例如并集、交集和差集。集合用大括号“{}”表示。

4、字典（dict）

字典是Python中的映射类型，它是无序的键值对集合，没有重复的值。每个键都必须是唯一的，但值可以重复。可以使用键来访问和修改字典中的值。字典也用中括号“{}”表示，只是其中的数据都是键值对形式。

图17 Python常见的数据结构示例

以上只是Python中最基本和最常用的数据类型及数据结构。除此之外，Python还有其他一些数据类型，例如字节类型（bytes）、字节数组（bytearray）、内存视图（memoryview）、范围类型（range）、空类型（none）等等，这里不再一一细述。熟悉这些数据类型和数据结构的特性和用法，可以帮助我们更好地编写Python程序。

Python变量及赋值

如前文所述，计算机程序就是数据+算法。当一个程序运行时，其相关数据被加载到内存中。内存如同一个大仓库，被分割为一个个小库房。当程序需要使用某个库房时，首先要做一个声明，表示要占用该库房，并为其贴上一个标签。用编程术语来说，就是“声明”了一个“变量”。声明变量后，就可以在里面储存各色货物（数据）了，编程术语称之为“赋值”，这一操作通过等号运算符“=”来实现，等号左侧为变量名称，等号右侧即赋予该变量的数据。以下代码显示了Python中的几种赋值方式：

　　x = 1

　　x += 1

　　x, y, z = 1, 2, "Hello!"

　　x = y = z = 99.9

第1种是基本赋值，使用“=”将值赋给变量。

第2种是增量赋值，将一个值添加到变量的现有值中。假设变量x的初始值为1，那么“x += 2”就将x的值变成了1加2等于3了。这其实是一种复合运算符赋值，如果将等号前的加号换成减号（x -= 2）则x将被赋值为1减2等于“-1”，如果将加号换成乘号（x *= 2）将得到1乘2等于2的值，以此类推。

第3种是多元赋值，如果需要赋值的变量很多，可以将它们放到一行中进行赋值，只需用逗号将每个变量隔开即可，等号后面各变量对应的赋值也同样用逗号隔开。

第4种是链式赋值，适用于将同样一个数据同时赋值给多个变量。

理论上来说变量名可以由任意字符组成，不过Python对变量命名实际还是有一定限制的，规则要求：变量名只能由字母、数字和下划线组成，且不能以数字开头，另外变量名不能是Python关键字。比如“num_01”是合法变量名，而“01_num”则是非法变量名。再比如“my_var_name”是合法的，而带空格的“my var name”则是非法的。另外像“if”、“while”、“for”等Python所保留的关键字是不能用来做变量名的。对于Python变量名还有一点需要注意，就是它是区分大小写的，像“mytime”和“myTime”，这实际上是两个变量。

变量还有一个重要属性，即变量的类型，它规定了变量能够储存什么样的数据。变量类型即上文所介绍的各类数据类型。其实所谓布尔类型（bool）、整数类型（int）、浮点数类型（float）、字符串类型（str）等等，只是一个形象说法，其本质就是定义了该变量占用多大的空间，比如1个布尔变量只占用1位空间，而一个整数变量则需要8位（1字节）空间。其他编程语言，比如C++、Java等，声明一个变量时需要明确声明其数据类型，而Python则省略了这一步，它直接通过所赋值的数据来自动确定该变量的类型，比如“x = 1”自动将x设置为整数类型，而“x = 99.9”则自动将x设置为浮点数类型。

Python表达式和运算符

如果说变量是程序的“词汇”，那么表达式就是程序的“句子”。词汇量再丰富，不把它们组织成句子就毫无意义。Python中的表达式，是指由运算符、操作数（变量和值）和函数调用一起构成的组合，用以计算某种值的的公式。表达式总是会被计算并返回一个结果。

运算符是构成表达式的重要元素，它相当于粘合剂将数据连接到一起，作为算法的“执行者”它对变量和值进行操作。Python中的运算符大致分为以下七大类。

1、算术运算符：这类运算符执行基本的算术运算，如加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、模(%)和取幂(**)。以下代码中，首先声明了a、b两个整数变量并分别赋值，然后对它们依次进行了加、除、模等算术运算，并通过print函数打印出运算结果（见其后的注释语句，下同）。

　# Arithmetic operators

　　a = 5

　　b = 2

　　print(a + b