Python基础数据类型详解
本文详细介绍了Python中的基本数据类型，包括数值、字符串、变量和正则表达式等内容。通过丰富的示例代码展示了如何使用这些数据类型进行各种操作。
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基本数据类型
Python中的基本数据类型主要分为两种，即数值数据类型和字符串数据类型。
Python使用对象模型来存储数据，每一个数据类型都有一个相对应的内置类。新建一个数据，实际就是初始化并生成一个对象，即所有数据都是对象。
Python中的对象有下述3个特性：
-
标识：对象的内存地址，可以使用函数id()来获得；
-
类型：决定了该对象可以保存什么值，可执行何种操作，需遵循什么规则，可以使用函数type()来获取；
-
值：内存空间中保存的真实数据。
1.1数值
Python数值数据类型用于存储数值，其最大特点是不允许改变。如果改变数值数据类型的值，将导致重新分配内存空间。
Python3支持int、float、bool、complex（复数）等几种数据类型。
- 整型（int）：可以是正整数或负整数，无小数点。Python3中的整型数据是没有大小限制的，可以作为long类型使用。整型数据的4种表现形式如下：
| 进制 | 开头 | 例子 |
| 二进制 | 0b | 0b11011 |
| 八进制 | 0o | 0o33 |
| 十进制 | 正常 | 27 |
| 十六进制 | 0x | 0x1b |
这四种进制数据的转换，可以通过Python中的内置函数bin()、oct()、int()和hex()来实现。
- 浮点型（float）：浮点型数据由整数部分和小数部分组成。浮点型常量也可使用科学计数法表示，如
。
- 布尔型（bool）：布尔型数据的运算结果是常量True或False，这两个常量的值是1和0，可以和数值型数据进行运算。
- 复数（complex）：复数由实数部分和虚数部分构成，可以用a+bj或者complex（a，b）表示。复数的实部和虚部都是浮点型数据。
注意：
- float()函数可以显式地将int类型数据强制转换成float类型数据；
- int()函数可以将float类型数据强制转换成int类型数据，执行取整运算，而不是四舍五入运算。如，int(2.7)的值为2；
- type()函数可以任何值或变量的数据类型；
- isinstance()函数可以判断某个值或变量是否为给定的类型；
- complex(x)将x转换为复数，实数部分为x，虚数部分为0.complex(x,y)将x和y转换成复数，实部为x，虚部为y。x和y为数字表达式。
数值数据类型及转换测试代码：
a,b,c,d=20,3.5,False,5+6j
print(type(a),type(b),type(c),type(d))
e=20170000000201700002017
f=e+5
print(e)
print(f)
g=2.17e+18
print(g)
print(bin(26),oct(26),hex(26))
print(oct(0x26),int(0x26),bin(0x26))
print(int(35.8),float(23))
print(isinstance(24,float))
print(complex(5))
print(complex(3,4))
运行结果：
E:\PycharmProjects\PythonTest\venv\Scripts\python.exe E:/PycharmProjects/PythonTest/ssss.py
<class 'int'> <class 'float'> <class 'bool'> <class 'complex'>
20170000000201700002017
20170000000201700002022
2.17e+18
0b11010 0o32 0x1a
0o46 38 0b100110
35 23.0
False
(5+0j)
(3+4j)
Process finished with exit code 0
在上面的代码中，第一行是数据的定义，刚开始还有点没看懂，因为C、C++等都是一个变量一个变量地定义。Python根据赋值给变量的数据自动确定变量的类型并分配相应的存储空间，所以变量a、b、c和d的类型分别是int、float、bool和complex（复数）。
1.2字符串
Python中的字符串是用单引号（'）、双引号（''）或三引号（'''）括起来，同时使用反斜杠（\）转义特殊字符的一段文字。字符串是一个有序字符的集合，用于存储和表示基本的文本信息，但是它只能存放一个值，一经定义，不可改变。
注意：
- 反斜杠可以用来转义；在反斜杠前使用r，可以让反斜杠不发生转义；（r怎样使用？像下面的例子一样放在含有不转义的反斜杠的字符串的前面？）
- 字符串可以用+运算符进行字符串连接，用*运算符进行字符串重复；
- Python中的字符串有两种索引方式，即从左往右从0开始，和从右往左从-1开始；
- 反斜杠可以作为续行符，表示下一行是上一行的延续；还可以使用"""..."""或者'''...'''跨越多行；（反斜杠作为续行符的时候怎样用，只能用在字符串里面吗？后面的一种方法怎样使用？）
- 可以对字符串进行切片来得到子串。切片的语法是用冒号分隔两个索引，形式为 字符串变量[头下标：尾下标]；（含有的字符个数等于尾下标-头下标吗？ans：等于）
- 字符串不能被改变。向一个索引位置赋值，比如word[0]='m'，会导致错误；
- find()函数用于在一个较长的字符串中查找子字符串，返回子串所在位置的最左端索引。如果没有找到，返回-1；
- lower()函数返回字符串的小写字母表示，upper()函数返回字符串的大写字母表示；
- replace()函数返回某个字符串的所有匹配项均被替换之后的字符串。（前面说字符串一经定义，不能改变，那么replace函数的实现机制是怎样的？是又分配了内存空间吗？）
若字符串中包含特殊含义的符号，需要使用转义字符。常见的转义字符如下表所示：
| 转义字符 | 含义 | 转义字符 | 含义 | 转义字符 | 含义 |
|---|---|---|---|---|---|
| \' | 单引号 | \a | 发出系统响铃声 | \f | 换页符 |
| \'' | 双引号 | \t | 横向制表符 | \o | 八进制数代表的字符 |
| \n | 换行符 | \v | 纵向制表符 | \x | 十六进制数代表的字符 |
| \b | 退格符 | \r | 回车符 | \000 | 终止符，其后的字符串全部忽略 |
字符串数据类型测试代码：
mystr='I \' am a student'
print(mystr,type(mystr),len('My major is computer.'))
print('c:\\address\name')
print(r'c:\\address\name')
print('hello,'+mystr,mystr*2)
print(mystr[3:5])
print(mystr+'\
My major is computer')
print(mystr.find('am'))
print(mystr.lower(),mystr.upper())
print(mystr.replace('student','teacher'))运行结果：
E:\PycharmProjects\PythonTest\venv\Scripts\python.exe E:/PycharmProjects/PythonTest/ssss.py
I ' am a student <class 'str'> 21
c:\address
ame
c:\\address\name
hello,I ' am a student I ' am a studentI ' am a student
a
I ' am a student My major is computer
4
i ' am a student I ' AM A STUDENT
I ' am a teacher
Process finished with exit code 0（第二行中len函数用来求字符串的长度，在C、C++、Java等语言中分别是怎样求字符串的长度的？算出来的字符串的长度有没有包含最后的'\0'？）
（第三行中，\\不是转义字符，我记得在C中好像是，表示一个反斜杠？）
Python中提供了大量的字符串操作函数，常用的字符串操作函数如下表所示：
| 字符串函数名 | 功能描述 |
| len(str) | 获取字符串str的长度，即字符串中字符的个数 |
| strcpy(str1,str2) | 复制字符串 |
| strcat(str1,str2) | 连接两个字符串 |
| strcmp(str1,str2) | 比较两个字符串的大小 |
| S.find(substr[,start[,end]]) | 返回S中出现substr的第一个字母的索引；如果S中没有substr，返回-1 |
| S.index(substr[,start[,end]]) | 返回S中出现substr的第一个字母的索引；如果S中没有substr，返回一个运行时错误 |
| S.rfind(substr[,start[,end]]) | 返回S中最后出现的substr的第一个字母索引；如果S中没有substr，返回-1 |
| S.rindex(substr[,start[,end]]) | 返回S中最后出现substr的第一个字母的索引；如果S中没有substr，返回一个运行时错误 |
| S.count(substr[,start[,end]]) | 计算substr在S中出现的次数 |
| S.replace(oldstr,newstr[,count]) | 把S中的oldstr替换为newstr，count为替换次数 |
| S.strip([chars]) | 把S中前、后由chars指定的特殊字符全部去掉 |
| S.expandtabs([tabsize]) | 把S中的tab字符替换为空格，每个tab替换为tabsize个空格 |
| S.split(sep[,maxsplit]) | 以sep为分隔符，把S分割成一个列表对象 |
| S.splitlines([keepends]) | 按照行分隔符，把S分割成一个列表对象 |
| S.join(seq) | 返回通过指定字符连接序列中所有元素后所生成的新字符串 |
| S.swapcase() | 字符串S大小写互换 |
| S.capitalize() | 字符串S首字母大写 |
| str.strip() | 去掉字符串S两边的空格 |
| str.lstrip() | 去掉字符串S左边的空格 |
| str.rstrip() | 去掉字符串S右边的空格 |
| S.encode([encoding[,errors]]) | 对字符串S编码 |
| S.decode([encoding[,errors]]) | 对字符串S解码 |
| S.startwith(prefix[,start[,end]]) | 判断字符串S是否以prefix开头 |
| S.endwith(suffix[,start[,end]]) | 判断字符串S是否以suffix结尾 |
| S.isalnum() | 判断字符串S是否全是字母和数字，并至少有一个字符 |
| S.isalpha() | 判断字符串S是否全是字母，并至少有一个字符 |
| S.isdigit() | 判断字符串S是否全是数字，并至少有一个数字 |
| S.isspace() | 判断字符串S是否全是空白字符，并至少有一个空格 |
| S.islower() | 判断字符串S中的字母是否全是小写 |
| S.isupper() | 判断字符串S中的字母是否全是大写 |
| S.istitle() | 判断字符串S是否是首字母大写的 |
| S.rjust(width) | 获取固定长度，右对齐，左边不够用空格补齐 |
| S.ljust(width) | 获取固定长度，左对齐，右边不够用空格补齐 |
| S.center(width) | 获取固定长度，中间对齐，两边不够用空格补齐 |
| S.zfill(width) | 获取固定长度，右对齐，左边不够用0补齐 |
字符串函数使用举例代码：
mystr='PythonInteresting'
print('字符串字符大小写变换函数示例：')
print('%s lower= %s' % (mystr,mystr.lower()))
print('%s upper= %s' % (mystr,mystr.upper()))
print('%s swapcase= %s' % (mystr,mystr.swapcase()))
print('%s capitalize= %s' % (mystr,mystr.capitalize()))
print('%s title= %s' % (mystr,mystr.title()))
print('字符串格式相关函数示例：')
print('%s ljust= %s' % (mystr,mystr.ljust(20)))
print('%s rjust= %s' % (mystr,mystr.rjust(20)))
print('%s center= %s' % (mystr,mystr.center(20)))
print('%s zfill= %s' % (mystr,mystr.zfill(20)))
print('字符串搜索相关函数示例：')
print('%s find on = %d' % (mystr,mystr.find('on')))
print('%s find t = %d' % (mystr,mystr.find('t')))
print('%s find t from %d = %d' % (mystr,1,mystr.find('t',1)))
print('%s find t from %d to %d = %d' % (mystr,1,2,mystr.find('t',1,2)))
print('%s rfind t = %d' % (mystr,mystr.rfind('t')))
print('%s count t = %d' % (mystr,mystr.count('t')))
print('字符串替换相关函数示例：')
print('%s replace t to & = %s' % (mystr,mystr.replace('t','&')))
print('%s replace t to & = %s' % (mystr,mystr.replace('t','&',1)))
print('字符串分隔相关函数示例：')
mynewstr='apple banana orange peach'
print('%s strip= %s' % (mynewstr,mynewstr.split()))
mynewstr='apple;banana;orange;peach'
print('%s strip= %s' % (mynewstr,mynewstr.split(';')))
print('字符串判断相关函数示例：')
print('%s startwith P= %s' % (mystr,mystr.startswith('P')))
print('%s endwith m= %s' % (mystr,mystr.endswith('m')))
print('%s isalnum= %s' % (mystr,mystr.isalnum()))
print('%s isalpha= %s' % (mystr,mystr.isalpha()))
print('%s isupper= %s' % (mystr,mystr.isupper()))
print('%s islower= %s' % (mystr,mystr.islower()))
print('%s isdigit= %s' % (mystr,mystr.isdigit()))
strnew='3478'
print('%s isdigit= %s' % (strnew,strnew.isdigit()))运行结果：
E:\PycharmProjects\PythonTest\venv\Scripts\python.exe E:/PycharmProjects/PythonTest/ssss.py
字符串字符大小写变换函数示例：
PythonInteresting lower= pythoninteresting
PythonInteresting upper= PYTHONINTERESTING
PythonInteresting swapcase= pYTHONiNTERESTING
PythonInteresting capitalize= Pythoninteresting
PythonInteresting title= Pythoninteresting
字符串格式相关函数示例：
PythonInteresting ljust= PythonInteresting
PythonInteresting rjust= PythonInteresting
PythonInteresting center= PythonInteresting
PythonInteresting zfill= 000PythonInteresting
字符串搜索相关函数示例：
PythonInteresting find on = 4
PythonInteresting find t = 2
PythonInteresting find t from 1 = 2
PythonInteresting find t from 1 to 2 = -1
PythonInteresting rfind t = 13
PythonInteresting count t = 3
字符串替换相关函数示例：
PythonInteresting replace t to & = Py&honIn&eres&ing
PythonInteresting replace t to & = Py&honInteresting
字符串分隔相关函数示例：
apple banana orange peach strip= ['apple', 'banana', 'orange', 'peach']
apple;banana;orange;peach strip= ['apple', 'banana', 'orange', 'peach']
字符串判断相关函数示例：
PythonInteresting startwith P= True
PythonInteresting endwith m= False
PythonInteresting isalnum= True
PythonInteresting isalpha= True
PythonInteresting isupper= False
PythonInteresting islower= False
PythonInteresting isdigit= False
3478 isdigit= True
Process finished with exit code 0（对print里面的格式有点疑惑？）
（第6行和第7行title()函数和capitalize()函数的作用是一样的？都是首字母大写吗？）
（isdigit()函数是怎样实现的？）
1.3变量
Python是一种动态类型语言，在赋值过程中可以绑定不同类型的值。这个过程叫作变量赋值操作，赋值时才确定变量的类型。
Python中的变量不需要声明，但是每个变量在使用前必须赋值。只有变量赋值后，才会创建该变量并分配内存空间。在Python中的变量没有类型，所说的“类型”，是变量所指的内存中对象的类型。变量命名规范如下：（下划线或字母）+（任意数目的字母、数字或下划线）。
变量名必须以下划线或字母开头，后面跟任意数目的字母、数字或下划线。
注意：
- 变量名由字母、数字和下划线组成，但是数字不能在开头；
- 系统关键字不能作为变量名使用；
- 除了下划线外，其他符号不能作为变量名使用；
- Python的变量名是区分大小写的；
- 尽量使用有意义的单词作为变量名，多个单词之间可以用下划线分割；或者除第一个单词外，其余单词的首字母用大写来命名；
- 前、后有下划线的变量名（_X_）是系统定义的变量名，对解释器有特殊意义；
- 变量的赋值方式如下：（1）普通赋值：y=1 （2）链式赋值：y=x=a=1 （3）多元赋值：x，y=1,2 x，y=y，x （4）增量赋值：x+=1
- Python是弱类型的，即变量的类型不是一层不变的，当给变量赋其他类型的值时，变量的类型随之相应地改变。
1.4正则表达式
正则表达式RE（Regular Expression）是定义模式的字符串，其本质是字符串，主要用来匹配目标字符串，以找到匹配的字符串，并对其进行处理，如替换、分割等。正则表达式匹配语法如下表所示：
| 语法 | 说明 | 语法实例 | 匹配字符串 |
| 普通字符 | 匹配自身 | ant | ant |
| . | 匹配除换行符\n外的任意字符 | a.t | act |
| \ | 转义字符 | \\ant | \ant |
| [...] | 匹配方括号[]中间的任何一个字符。[]是字符集，可以将所有可以匹配的字符列在里面，也可以指定范围，还可以将两种混用。第一个字符如果是^，表示取反 | [ant] | n |
| [a-z] | a~z的任何字符 | ||
| [^ant] | 除ant之外的其他字符 | ||
| \d | 数字：[0-9] | ant\d | ant8 |
| \D | 非数字：[^\d] | ant\D | ants |
| \s | 空白字符 | a\snt | a nt |
| \S | 非空白字符 | a\Snt | amnt |
| \w | 单词字符：[a-zA-Z0-9] | a\wnt | amnt |
| \W | 非单词字符：[^\w] | a\Wnt | a nt |
| * | 匹配前一个字符任意次（包括0） | ant* | an |
| + | 匹配前一个字符至少一次 | ant+ | ant |
| ? | 匹配前一个字符1次或0次 | ant? | an或ant |
| {m} | 匹配前一个字符m次 | an{2}t | annt |
| {m,n} | 匹配前一个字符m~n次。无m，匹配0~n次；无n，匹配到与m之间的任意次（？？？） | an{1,2}t | ant或annt |
| ^ | 匹配字符串开头(以下4个的区别是什么？） | ^ant | ant |
| $ | 匹配字符串末尾 | ant$ | ant |
| \A | 仅匹配字符串开头 | \Aant | ant |
| \Z | 仅匹配字符串末尾 | ant\Z | ant |
| | | 左右表达式任意匹配一个 | ant|cmd | cmd |
| (...) | 括起来的表达式作为分组，每遇到分组的左括号，加1，作为分组编号 | (ant){2} | antant |
| (P<name>...) | 分组，并除编号外增加一个别名 | (?P<n1>ant){2} | antant |
| \<number> (没懂） | 引用number编号的分组来匹配 | (\d)ant\1 | 6ant6 |
| (?P=name) | 引用name别名的分组来匹配 | (?P<n1>\d)a(?P=n1) | 2a2 |
| (?...) | 不分组 | (?ant){2} | antant |
| (?#...) | #之后的内容是注释 | ant(?#mayi)123 | ant123 |
| (?=...) | 之后的字符串匹配，则成功 | a(?=\d) | 后面是数字的a |
| (?!...) | 之后的字符串不匹配，则成功 | a(?!\d) | 后面不是数字的a |
| (?<=...) | 之前的字符串匹配，则成功 | (?<=\d)a | 前面是数字的a |
| (?<!...) | 之前的字符串不匹配，则成功 | (?<!\d)a | 前面不是数字的a |
看了上面的正则表达式一览表之后有些内容没怎么看懂，都用红色标出来了。。。
在Python中使用正则表达式，需要引入re模块。该模块中的常用函数介绍如下。
- re.compile()函数
使用正则表达式之前，需要将自定义的模式编译为正则表达式对象（也称模式对象），这个对象代表了模式对应的正则表达式。匹配时，可以调用其match()和search()方法。
re模块中编译正则表达式对象的函数为re.compile()。例如p1=re.compile('abc*')，p1就是经过编译得到的正则表达式对象。
函数语法：re.compile(pattern,flags=0)
参数说明：pattern是匹配的正则表达式；flags是标志位，控制匹配的方式。
compile()函数中的flag取值如下表所示：
| flag取值 | 含义 |
| re.A re.ASCII | \w、\W、\b、\B、\d、\D、\s以及\S只进行ASCII匹配（什么意思呢？） |
| re.DEBUG | 显示编译的表达式的debug信息 |
| re.I re.IGNORECASE | 匹配时，不区分大小写 |
| re.M re.MULTILINE | '^'匹配整个字符的开始以及每一行字符串的开始。'$'匹配整个字符串的结尾以及每一行字符串的结尾（？？？） |
| re.S re.DOTALL | '.'匹配包括换行符在内的任何一个字符 |
| re.x re.VERBOSE | 写传递给compile()的pattern参数时进行换行、注释 |
- re.match()函数
re.match()函数尝试从字符串的起始位置匹配一个模式。匹配成功，re.match()函数返回一个匹配的对象，否则返回None。
函数语法：re.match(pattern，string，flags=0)
参数说明：pattern是匹配的正则表达式；string是进行匹配的目标串；flags是标志位，控制正则表达式的匹配方式，如是否区分大小写、多行匹配等。
- re.search()函数
re.search()函数扫描整个字符串并返回第一个成功的匹配。匹配成功，返回一个匹配的对象，否则返回None。
函数语法：re.search(pattern，string，flags=0)
参数含义同re.match()函数
- re.findall()函数
re.findall()函数返回的总是正则表达式在字符串中所有匹配结果的列表。
函数语法：re.findall(pattern，string[，flags=0])
参数含义同re.match()函数
- re.sub()函数
re.sub()函数用于替换字符串中的匹配项。
函数语法：re.sub(pattern，repl，string，count=0，flags=0)
参数说明：pattern是正则表达式中的模式字符串；repl是替换的字符串，也可为一个函数；string是要被查找替换的原始字符串；count是模式匹配后替换的最大次数，默认为0，表示替换所有的匹配。
（难点：正则表达式？？内容好多啊，好难啊，有个验证邮箱的题目，感觉邮箱没有固定的格式啊，所以也就没有一个针对邮箱的正则表达式，都是先设定一个前提，然后在写邮箱的正则表达式？？）
例题：编写一个Python程序，输入学生信息，并检测输入的电话号码格式是否正确。
代码如下：
import re #导入re模块
address = "李明 13530315051 liming@126.com" \
"刘东 13791072536 liudong@163.com" \
"张晓 18667676767 zhangxiao@sina.com" \
"陈旭阳 18884026791 chenxuyang@sohu.com" \
"欧阳贝贝 15840236688 ouyangbeibei@sina.com;" #构造用户信息字符串
p1=re.compile(r'\d+') #构造检测字符串中数字的正则表达式
phone=p1.findall(address) #用findall检测字符串中的所有数字，并存入元组变量phone
print(phone) #输出提取到的所有数字信息
#构造电话号码检测的正则表达式
p2=re.compile('^0\d{2,3}\d{7,8}$|^1[358]\d{9}$|^147\d{8}')
#利用循环结构检测每一个提取的数字
for e in phone:
m=p2.match(e)
if(m):
print(p2.match(e).group())运行结果如下：
E:\PycharmProjects\PythonTest\venv\Scripts\python.exe E:/PycharmProjects/PythonTest/ssss.py
['13530315051', '126', '13791072536', '163', '18667676767', '18884026791', '15840236688']
13530315051
13791072536
18667676767
18884026791
15840236688
Process finished with exit code 0对代码最后一行的group()函数有点疑惑，详见：Python中group()函数用法
到此，该小节就结束了，还有很多不太明白的地方，可能还有一些错误的地方，毕竟参考书有点不太给力，我这个菜鸡都发现了很多错误。虽然如此，但是这本书值得学习的地方肯定是有很多的。不懂的地方以后再慢慢看，加油！
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