Python基础（二）--数据类型，运算符与流程控制

1 数据类型

1.1 Python中的数据类型

1.2 整数类型（int）

1.3 布尔类型

1.4 浮点类型

1.5 复数类型

1.6 类型转换

2 运算符

2.1 算术运算符

2.2 布尔运算符

2.3 比较运算符

2.4 位运算符

2.5 赋值运算符

2.6 运算符优先级

3 流程控制

3.1 选择结构

3.2 循环结构

Python基础（二）--数据类型，运算符与流程控制

1 数据类型

1.1 Python中的数据类型

在Python中，数据可以分为如下类型：

数值类型	整数类型：int 浮点类型：float 复数类型：complex
布尔类型：bool
序列类型	列表：list 元组：tuple 字符串：str 字节：bytes
映射类型：dict
集合类型：set
其他内置类型

注意：①变量本身严格来说是没有类型的，其所关联的对象类型，这与其他语言的差别较大（C，Java等）。因此，我们常习惯的成Python的类型为“鸭子类型”，这是一种动态类型的体现；②由于变量必须要关联一个具体的对象，才能确定变量的值，所以在定义变量时，不能只给出变量的名字，必须同时要给出变量多关联的对象；③Python2中还支持长整数类型（long），在Python3中取消。

1.2 整数类型（int）

我们数学上使用的整数，例如，3，-50等，这些都是整数类型。整数类型支持四种进制表示：①二进制（使用0b或0B前缀）②八进制（使用0o或0O前缀）③十进制（无前缀）④十六进制（使用0x或0X前缀，10 ~ 15使用a ~ f或A ~ F表示）

# 二进制
x = 0b10111
print(x)
# 八进制
x = 0o666
print(x)
# 十进制
x = 6
print(x)
# 十六进制
x = 0x1f66
print(x)

结果为：，以十进制的形式显示

进制转换：①bin其他进制转换为二进制②oct其他进制转换为八进制③int其他进制转换为十进制④hex其他进制转换为十六进制

x = 666
print(bin(x))
print(oct(x))
print(int(x))
print(hex(x))

结果为：

注意：返回的不是数值，是字符串

分割符_：当数值较大时（尤其是二进制），对程序的可读性会造成影响，此时，我们可以在数值之间使用一个_进行分隔，从而提高程序的可读性（Python3.6）。

number = 1234_5665_4321

1.3 布尔类型

布尔类型（bool）表示的是一种条件的判断，具有两个值：True与False。其中，True表示条件成立，即为“真”，而False表示条件不成立，即为“假”。

布尔类型是整数类型的子类型。实际上，True就是1，False就是0。因而，我们也可以使用布尔类型参与数学上的运算，与使用1与0参与运算的结果是一样的。

1.4 浮点类型

浮点类型（float）就是数学上的小数类型。例如：6.0，-6.6等，都是浮点类型。在进制表示上，浮点类型仅支持十进制表示（这点不同于整数类型）。除了常规的表示方式外，浮点类型也可以使用数学上科学计数法的形式表示，例如：6.6e30

注意：①十进制的整数类型不能使用0开头，但是，浮点类型可以以0开头。②浮点类型具有两个特殊值：NaN（Not A Number）与Infinity（无穷大），其中无穷大又可分为正无穷（+Infinity）与负无穷（-Infinity）。我们可以通过float函数来获得这些值。NaN有一个特征，就是自己不等于自己，因此，我们不能通过==来判断一个数值是不是NaN。

import sys
# 浮点类型的范围与实现有关，通常使用程序中的double类型来实现
f = 6.6e666
print(f)
print(sys.float_info)
print(sys.float_info.max)
print(sys.float_info.min)

结果为：

# float类型的特殊值
print(float("NaN"))
print(float("Infinity"))
n = float("NaN")
# NaN是特殊的值，不等于任何值，包括自身
print(n == n)
# 因为NaN不等于任何值，所以不能用==进行判断，而是使用math提供的函数isnan进行判断，如果参数是nan，则返回true，否则返回False
import math
print(math.isnan(n))

结果为：

浮点类型的不精确性：

在使用浮点类型时，我们需要留意，浮点类型在计算机中仅是近似的存储，浮点类型是不精确的。因此，我们要避免进行如下的操作：①避免数量级相差很大的浮点值之间进行运算②避免进行等量的比较。

# 避免数量级相差很大的两个浮点数进行计算
f1 = 6e20
f2 = 6
print(f1 + f2)
# 避免进行等量的判断
f1 = 0.1
f2 = 0.2
print(f1 + f2)
print(f1 + f2 == 0.3)

考虑到浮点类型的不精确性，因此，如果我们需要进行精确计算时，我们可以使用decimal模块中的Decimal类来实现，该类提供精确的浮点计算。此外，我们也可以指定Decimal的计算精度，即计算结果最多保留的有效数字位数，默认为28位有效数字。

但是Decimal要慎用，因为非常消耗性能

# Decimal类型进行精确的浮点计算
import decimal
x = decimal.Decimal(0.1)
y = decimal.Decimal(0.2)
print(x)
print(y)
# Decimal计算，默认有28位有效数字
# 获取decimal计算上下文环境后，即可设置有效位数
context = decimal.getcontext()
context.prec = 10
x = decimal.Decimal(0.1)
y = decimal.Decimal(0.2)
print(x + y)

1.5 复数类型

复数类型（complex）类似于数学上的复数。含有虚部（使用j或J后缀）的数值为复数类型。例如：3 + 5j，-2 - 3j（数学中虚部后缀为i）。复数分为实部与虚部两个部分，我们可以通过real与imag属性分别获取复数的实部与虚部的值。

x = 6 + 8j
print(x.real)
print(x.imag)

1.6 类型转换

（1）获取数据类型

我们可以通过type函数获取变量的类型，准确的讲，应该是变量所关联的对象的类型。

a = 6
b = 6.6
c = 6 + 8j
# int，float，complex可以进行混合运算，结果类型为参与运算的数据类型中较高的一个：int<float<complex
print(type(a + b))
print(type(a + c))
print(type(b + c))

（2）类型转换函数

Python中为我们提供了如下的转换函数：

①int(value)：将数值类型或字符串转换为整数（int）类型。如果没有参数，返回0

②float(value)：将数值类型或字符串转换为浮点（float）类型。如果没有参数，返回0

③complex(real,imag)：根据实部与虚部（可选）创建一个复数。如果没有参数，返回0j

④bool(value)：参数为真值时，返回True，否则返回False

a = 6
b = 6.6
c = True
d = 6 + 8j
# float类型转换为int类型时，去掉小数点后面的内容，取整数部分，int,float转换成complex时，虚部为0
print(int(b))
print(complex(a))
print(complex(b))
# 注意：复数类型就不能够通过int或float转换为整数或浮点类型。
# print(int(d))  这是不合法的# 在Python中任何类型都能转换成bool类型。True就是1，False就是0
print(bool(0),bool(6),bool(6.6),bool(6+6j))
print(int(True),int(False),float(True),float(False),complex(True),complex(False))

其他：①int函数还可以提供第二个参数，指定解析转换时，使用的进制。此时，第一个参数需要是字符串类型（或字节等类型），不能是数值类型。例如：int(“600”, 16),则会根据16进制来解析600。如果没有指定第二个参数，则默认为十进制。

2 运算符

运算符，即具有特殊计算规则的符号。运算符涉及到的，参与运算的数据，称为操作数。不同的运算符，涉及的操作数也不相同。由运算符与操作数结合起来的计算式，称为“表达式”。

运算符可分为：算术运算符；布尔运算符；比较运算符；位运算符；赋值运算符

2.1 算术运算符

用来进行类似数学上的加减乘除运算

符号	说明
x + y	加法运算，返回x与y的和。
x – y	减法运算，返回x与y的差。
x * y	乘法运算，返回x与y的积。
x / y	除法运算，返回x与y的商（浮点类型）。
x // y	除法运算，返回x与y的商（向下取整）。
x % y	取模运算，返回x模y的结果。
x ** y	乘方运算，返回x的y次方。
+x	正号，x的值不会改变，该符号可以省略。
-x	负号，取x的相反数。

在除法运算时，除数不能为0，否则会产生错误（ZeroDivisionError）。

取模运算（“Module Operation”）和取余运算（“Complementation ”）两个概念有重叠的部分但又不完全一致。主要的区别在于对负整数进行除法运算时操作不同。

取余与取模的差别：取余向0取整（余数符号与被除数相同），取模向下取整（余数符号与除数相同）。

被除数 - 除数 * 商 = 余数，被除数 = 除数 * 商 + 余数

# 正数的取余运算与取模运算结果一样
print(7 % 4)
# 负数的取模运算：
# 被除数为-7，除数为4，商为-1.75，向下取整为-2（取模），向0取整为-1（取余）
# 根据公式：被除数 - 除数 * 商 = 余数 得 -7 - 4*（-2）=1
print(-7 % 4)

2.2 布尔运算符

布尔运算符也称逻辑运算符

符号	说明
x and y	如果x为True，返回y，否则返回x。
x or y	如果x为True，返回x，否则返回y。
not x	如果x为True，返回False，否则返回True。

x与y可以是任意类型，因为在Python中，任意类型都可以转换为布尔类型。

# and连接两个表达书，表示并且。两个表达式都为True，整个表达式才为True
print(6 == 8 and 6 ==6)
# or连接两个表达式，表示或。两个表达式中有一个为True，整个表达式为True
print(6 == 8 or 6 ==6)
# not表示对条件的否定。True-》False。False-》True
print(not True)

注意：and与的表达式未必一定是bool类型，可以是任意类型，因为任何类型都可以转换成bool类型

# and，如果如果第一个表达式为False，第二个表达式不是True或False，则返回第一个表达式；如果第一个表达式为True，则返回第二个表达式
# or，与and相反，如果第一个表达式为True，返回第一个表达式，否则返回第二个表达式
print(6 and "a")
print(6 or "a")
#and与or的短路操作，当and的第一个表达式为False，或者or的第一个表达式为True，此时就可以确定整个表达式的值，第二个表达式会直接跳过，不会执行
print(0 and print("不执行"))

2.3 比较运算符

比较运算符执行的是比较运算，如果表达式成立，返回True，否则返回False。

符号	说明
x > y	如果x大于y，返回True，否则返回False。
x >= y	如果x大于等于y，返回True，否则返回False。
x < y	如果x小于y，返回True，否则返回False。
x <= y	如果x小于等于y，返回True，否则返回False。
x == y	如果x等于y，返回True，否则返回False。
x != y	如果x不等于y，返回True，否则返回False。
x is y	如果x与y是同一个对象，返回True，否则返回False。
x is not y	如果x与y是不同的对象，返回True，否则返回False。

在Python语言中，比较运算符支持链式比较，在java语言中是不支持的。x < y < z相当于x < y and y < z，不同之处仅在于，后者中y只会计算一次。链式比较与拆分成and或or连接的表达式一样，也会进行短路操作。

is与==，is not与!=的区别在于，==与!=比较的是对象内部的值是否相等，而is与is not比较的是两个对象是否为同一个对象。

2.4 位运算符

位运算符提供的是对位（bit）进行的操作。位运算符的操作数要求是整数类型（布尔类型）。位运算符如下表所示

符号	说明
x & y	x与y按位与运算，如果两个位都是1，结果为1，否则结果为0（有0则结果为0）。
x \| y	x与y按位或运算，如果两个位都是0，结果为0，否则结果为1（有1则结果为1）。
x ^ y	x与y按位异或运算，如果两个位相同，则结果为0，如果两个位不同，则结果为1（有1则为1，但又不同时为1）。
x << y	将x向左移动y位，右侧以0进行填充。y不能为负值，否则会产生ValueError。
x >> y	将x向右移动y位，左侧以符号位进行填充。y不能为负值，否则会产生ValueError。
~x	对x进行按位取反，即1变为0，0变为1。

注意：布尔类型作为整数类型的子类型，也可以参与位运算，但是，最好不要这样，因为布尔类型的作用是进行逻辑上的判断，而不是当成数值1与0参与数学运算。

2.5 赋值运算符

赋值运算符包括简单赋值运算符与复合赋值运算符。

符号

说明

x = y

简单赋值运算。即x关联y所关联的对象。

x op= y

复合赋值运算。op可以是任意二元算术运算符与二元位运算符。

x op= y相当于x = x op y。例如x += y相当于x = x + y。

2.6 运算符优先级

同一行的运算符具有相同的优先级从高到低进行排列。如下：

运算符优先级

. () []

+（正号） -（负号） ~

* / // %

+ -

<< >>

in not in is is not < <= > >= == !=

not

and

= op=（+ - * / // % ** >> << & ^ |）

当我们在使用表达式，无法确定优先级时，我们可以使用小括号（）来调整表达式的结合性，小括号（）的优先级是最高的。

3 流程控制

流程：即程序执行的过程。程序的三种结构：顺序结构（按部就班，自顶而下的去执行的）；选择结构；循环结构

3.1 选择结构

（1）if

缩进的语法：缩进大小随意，但是要保持一致。按照惯例，使用4个空格。

if 表达式：

if语句体

如果表达式为True，或者可以转换为True则执行语句体，否则不执行

age = 20
if age >18:print("成年了")
print("没有缩进，不是if的语句体")

（2）if-else

提供两条分支。

age = 16
if age >18:print("成年了")
else:print("未成年")

（3）if-elif

可以实现多分支判断，if-else只能实现两分支判断

if 表达式：

语句体

elif 表达式：

语句体

更多的elif 表达式：

语句体

# 注意：多分支选择条件有包含关系，需要将范围小的放在前面，范围大的放在后面
number = int(input("输入数字"))
if number > 90:print("A")
elif number > 80:print("B")
elif number > 70:print("C")
elif number > 60:print("D")

（4）if-elif-else

if 表达式：

语句体

elif 表达式：

语句体

...

else:

语句体

# 注意：多分支选择条件有包含关系，需要将范围小的放在前面，范围大的放在后面
number = int(input("输入数字"))
if number > 90:print("A")
elif number > 80:print("B")
elif number > 70:print("C")
elif number > 60:print("D")
else:print("E")

（5）if-else的简化

类似于其他语言中的三元运算符。格式为：

表达式1 if 条件表达式 else 表达式2

其中，条件表达式执行条件判断，如果条件表达式的值为True，则返回表达式1的值，否则返回表达式2的值。

number = int(input("输入数字"))
print("小" if 1<= number <3 else ("大" if 3<= number<6 else "输入有误"))

（6）if嵌套

if是嵌套使用的，用来多层选择分支的判断。

gender = "男"
age = 20
if gender == "男":print("男性")if age >= 18:print("做苦力")else:print("玩耍")
else:print("女性")if age >= 18:print("做饭")else:print("玩耍")

（7）断言

断言：判断某些语句是否正确。通过断言，我们可以为应用程序加入调试信息，从而检测程序关键点位置的准确性。

断言使用assert关键字，语法格式为：

assert 表达式或 assert 表达式，错误信息

在执行断言语句时，会对表达式1进行求值，如果该值转换为布尔类型后为False，则会产生错误信息。其中，第二种形式的错误信息是可选的，如果给出错误信息，则会在表达式为False的时候，输出我们指定的错误信息。

断言有什么用处呢？我们可以自行通过if语句，使用raise抛出异常来实现啊。其实断言底层其实就是通过if语句判断与异常来实现的。

断言是通过__debug__来控制的，如果该变量为True，则会开启断言，进行判断，一旦断言表达式为False，就会产生异常。如果该变量为False，则不会开启断言，就算断言表达式为False，也不会产生异常（因为根本没有执行）。__debug__是Python中的内置常量值，该常量值默认为True，如果在运行Python时，命令行指定了-O选项，则该常量值为False。因此，我们可以方便的开启与关闭断言（通过-O选项）。这比使用if语句要灵活，因为使用if语句，程序会无条件的判断，无法进行控制。

password1 = input("请输入密码")
password2 = input("请再次输入密码")
# 设下断言，当两次密码一致才进行后续的操作
assert password1 == password2
print("继续执行")

3.2 循环结构

循环就是重复性的执行一件相同或相似的事情

（1）while

while 表达式：

循环体

如果表达式为true则重复执行语句体

x = 0
y = 10
sum = 0
while x <= 10:sum += xx += 1
print(sum)

（2）for

for 变量 in 可迭代对象：

循环体

对可迭代对象的每个值，依次赋值给变量，然后执行一次循环体

# range函数，能够产生一个区间的整数值，是一个可迭代对象
# range(end) 产生0-end区间的整数值，包括0，不包括end
# range(start,end) 产生start-end区间的整数值，包括start，不包括end
# range(start,end,step) 产生start-end区间的整数值，包括start，不包括end,step指定步长，默认为1
for x in range(2,10,2):print(x,end=" ")

（3）循环嵌套

循环嵌套，是指外层循环的内部，还有内层循环，即内层循环作为外层循环的循环体。当循环嵌套时，外层循环每执行一次，内层循环都会完整的执行一轮。如果外层循环会执行m次，内层循环会执行n次，则总共会执行m * n次。

for i in range(1,5):for j in range(1,i+1):print("*",end= "")print()

（4）break与else

break只能在循环中使用。else可以跟随在for或while循环之后，当循环正常执行完毕，会执行else语句，如果循环非正常执行完毕，而是通过break跳出循环，则else语句块不会得到执行。else语句是可选的。

# break用于提前完成任务，结束循环
for i in range(1,10):if i == 5:print("i为5")break
# for 与 while循环可以加上一个可选的else，如果循环没有因为break提前结束，则执行else语句体，否则不执行
num = 6
for i in range(1,10):if i == num:print("存在num")break
else:print("不存在num")

（5）continue

continue只能用在循环语句中。用来结束本次循环，开启下一次循环，对后续的循环没有影响

注意：break与continue基本只会用在选择判断中。无条件的break与continue虽然语法上没有错误，但从实际的角度来说是没有意义的。

# continue用来表示当前循环已经不满足条件时，可以使用continue提前结束本次循环，开启对下一个值进行判读。
for i in range(1,10):if i == 5:continueprint(i,end=" ")