基本数据类型与变量

在Python中，数据类型是指数据的种类或类型。常见的基本数据类型包括数字类型、字符串、布尔值等。每个数据类型都有其特定的操作和行为，理解它们是学习Python的关键。除了数据类型，变量也是编程中非常重要的概念，变量用于存储数据，便于后续操作。

3.1 数字类型：整数与浮点数

Python支持多种数字类型，最常用的两种是整数（int）和浮点数（float）。数字类型用于表示各种数值，如数量、距离、温度等。

3.1.1 整数（int）

整数是没有小数部分的数值。Python的整数没有大小限制，可以表示任意大小的整数（只受内存限制）。

示例：

# 整数类型
x = 10      # 正整数
y = -5      # 负整数
z = 0       # 零

print(x, y, z)

3.1.2 浮点数（float）

浮点数是包含小数部分的数值，通常用来表示精确度更高的数值（如测量数据）。浮点数的表示可以使用科学记数法。

示例：

# 浮点数类型
a = 3.14     # 正浮点数
b = -2.718   # 负浮点数
c = 0.0      # 浮点零
d = 1e3      # 科学记数法表示1,000

print(a, b, c, d)

3.1.3 数字运算

Python支持基本的算术运算，如加法、减法、乘法、除法等。

常见运算符：

• + 加法
• - 减法
• * 乘法
• / 除法（结果是浮点数）
• // 整除（去掉小数部分）
• % 取余
• ** 幂运算

x = 7
y = 3

# 加法
print(x + y)  # 10
# 除法
print(x / y)  # 2.3333...
# 整除
print(x // y) # 2
# 取余
print(x % y)  # 1
# 幂运算
print(x ** y) # 343

3.2 字符串：定义、拼接与格式化

字符串是用引号括起来的字符序列。它们可以包含字母、数字、符号以及空格。Python中的字符串可以用单引号（'）或双引号（"）定义。

3.2.1 字符串定义

字符串可以使用单引号或双引号来定义，它们是等价的。

示例：

# 单引号字符串
str1 = 'Hello, World!'
# 双引号字符串
str2 = "Python Programming"

3.2.2 字符串拼接

你可以使用+运算符来拼接字符串，也可以使用join()方法。

示例：

first_name = "John"
last_name = "Doe"

# 使用 + 进行字符串拼接
full_name = first_name + " " + last_name
print(full_name)  # John Doe

# 使用 join() 方法拼接
full_name = " ".join([first_name, last_name])
print(full_name)  # John Doe

3.2.3 字符串格式化

Python提供了几种方式来格式化字符串，即将变量的值嵌入到字符串中。 

 1.百分号（%）格式化：

name = "Alice"
age = 25
print("Name: %s, Age: %d" % (name, age))  # Name: Alice, Age: 25

 2.str.format()方法：

name = "Bob"
age = 30
print("Name: {}, Age: {}".format(name, age))  # Name: Bob, Age: 30

 3.f-string（Python 3.6+）： f-string是Python 3.6引入的一种简洁且高效的字符串格式化方式，可以直接在字符串中嵌入表达式。

name = "Charlie"
age = 35
print(f"Name: {name}, Age: {age}")  # Name: Charlie, Age: 35

3.3 布尔值：True 和 False

布尔值（Boolean）是Python中的另一种基本数据类型，它只有两个值：True 和 False。布尔值通常用于条件判断和逻辑运算。

3.3.1 布尔值的使用

布尔值常常与逻辑运算符（and、or、not）结合使用，或用于控制流语句（如if语句）中。

示例：

x = 10
y = 5

# 布尔值的比较
print(x > y)  # True
print(x == y) # False
print(x < y)  # False

# 逻辑运算
print(True and False)  # False
print(True or False)   # True
print(not True)        # False

3.4 变量的命名规范和作用域

3.4.1 变量命名规范

在Python中，变量名是用来引用数据的标识符。命名规范如下：

• 变量名必须以字母（a-z, A-Z）或下划线（_）开头。
• 后续字符可以是字母、数字或下划线。
• 变量名区分大小写，例如 myVar 和 myvar 是不同的变量。
• 不能使用Python的关键字作为变量名（如 if, for, while, True 等）。
• 为了提高代码的可读性，通常使用小写字母，并通过下划线（_）分隔多个单词，例如 my_variable。

示例：

# 正确的命名
age = 25
first_name = "Alice"
is_active = True

# 错误的命名（关键字、数字开头、空格等）
# 2nd_name = "Bob"   # 错误，不能以数字开头
# first name = "Bob" # 错误，变量名中不能有空格
# if = "Hello"       # 错误，不能使用Python关键字

3.4.2 变量作用域

作用域是指变量或函数有效的区域。Python中有两种主要的作用域：

1. 局部作用域（Local Scope）：函数内部定义的变量，只能在该函数内访问。
2. 全局作用域（Global Scope）：函数外部定义的变量，在整个程序中都可以访问。

示例：

# 全局变量
x = 10

def my_function():
    # 局部变量
    y = 5
    print("Inside function:", x, y)  # 可以访问全局变量x和局部变量y

my_function()
print("Outside function:", x)  # 只能访问全局变量x
# print(y)  # 错误，y是局部变量，不能在函数外访问

在Python中，如果在函数内修改了一个全局变量，必须使用 global 关键字来显式声明。

示例：

x = 10

def modify_global():
    global x
    x = 20  # 修改全局变量x

modify_global()
print(x)  # 输出 20

小结

• 数字类型：Python支持整数（int）和浮点数（float）。可以进行各种基本的算术运算。
• 字符串：字符串是由引号括起来的文本，可以进行拼接和格式化操作。
• 布尔值：布尔值只有两个取值：True 和 False，用于条件判断和逻辑运算。
• 变量命名规范：Python变量名必须遵循一定的命名规范，避免使用关键字，并区分大小写。
• 作用域：变量的作用域决定了它在程序中的可访问范围，分为局部作用域和全局作用域。

掌握这些基础的数据类型与变量知识，将帮助你更好地理解Python程序的结构，写出清晰、易于维护的代码。