Python核心技能与应用

数据类型概述

在Python中，每个值都有一个数据类型。数据类型定义了值可以执行的操作以及如何存储在内存中。

Python基本数据类型

整数 (int) - 表示整数，如1, 2, -5
浮点数 (float) - 表示带小数点的数字，如3.14, -0.5
字符串 (str) - 表示文本，用单引号或双引号括起来
布尔值 (bool) - 表示真或假，值为True或False
None - 表示空值或缺失值

整数 (int)

整数用于表示整数数值，可以是正数、负数或零，没有小数点。

示例

10  # 正数
-5  # 负数
0   # 零
1000000  # 大整数
1_000_000  # 用下划线分隔的大整数（Python 3.6+）

整数运算

整数支持常见的数学运算，如加法、减法、乘法、除法等。

+ 3  # 加法，结果：8
- 3  # 减法，结果：2
* 3  # 乘法，结果：15
/ 3  # 除法，结果：1.6666666666666667（浮点数）
// 3  # 整除，结果：1（整数）
% 3  # 取余，结果：2
** 3  # 幂运算，结果：125

浮点数 (float)

浮点数用于表示带有小数点的数字，也可以用科学计数法表示。

示例

3.14  # 标准浮点数
-0.5  # 负浮点数
2.0   # 整数形式的浮点数
1.23e6  # 科学计数法，表示1.23 × 10^6 = 1230000.0
5e-3   # 科学计数法，表示5 × 10^-3 = 0.005

浮点数运算

浮点数支持与整数相同的数学运算，但需要注意浮点数精度问题。

1 + 0.2  # 结果：0.30000000000000004（浮点数精度问题）
5 * 2.5  # 结果：3.75
0 / 2.0  # 结果：2.5

浮点数精度注意事项

由于计算机内部表示浮点数的方式，某些十进制小数无法精确表示为二进制浮点数，导致精度问题。在需要高精度计算的场景中（如金融计算），建议使用decimal模块。

字符串 (str)

字符串用于表示文本数据，可以使用单引号、双引号或三引号括起来。

创建字符串

'Hello, World!'  # 单引号
"你好，世界！"  # 双引号
'''多行字符串
可以跨越多行
'''  # 三引号（单引号）
"""另一个多行字符串
同样可以跨越多行
"""  # 三引号（双引号）

字符串操作

字符串支持多种操作，如拼接、重复、索引等。

# 字符串拼接
"Hello" + " " + "World"  # 结果："Hello World"
# 字符串重复
"Python" * 3  # 结果："PythonPythonPython"
# 字符串索引（从0开始）
s = "Hello"
s[0]  # 结果：'H'
s[1]  # 结果：'e'
s[-1]  # 结果：'o'（负数索引从末尾开始）
# 字符串切片
s[1:3]  # 结果：'el'（从索引1到3-1）
s[:3]   # 结果：'Hel'（从开始到索引3-1）
s[2:]   # 结果：'llo'（从索引2到结束）

字符串方法

字符串有许多内置方法，可以用于处理和操作字符串。

s = "Hello, World!"
s.upper()  # 转换为大写："HELLO, WORLD!"
s.lower()  # 转换为小写："hello, world!"
s.replace("World", "Python")  # 替换子字符串："Hello, Python!"
s.split(",")  # 分割字符串：['Hello', ' World!']
s.strip()  # 去除首尾空格："Hello, World!"
"123".isdigit()  # 判断是否全是数字：True

布尔值 (bool)

布尔值表示真或假，只有两个可能的值：True和False。布尔值常用于条件判断和逻辑运算。

示例

True  # 真
False  # 假
5 > 3  # 比较运算，结果：True
5 < 3  # 比较运算，结果：False
"apple" == "apple"  # 相等比较，结果：True
"apple" != "banana"  # 不等比较，结果：True

布尔运算

布尔值支持三种基本逻辑运算：与(and)、或(or)和非(not)。

True and True  # 结果：True
True and False  # 结果：False
False and False  # 结果：False
True or True  # 结果：True
True or False  # 结果：True
False or False  # 结果：False
not True  # 结果：False
not False  # 结果：True

None

None是Python中的一个特殊值，表示空值或缺失值。它是NoneType类型的唯一实例。

示例

None  # None值
x = None  # 将变量赋值为None
type(x)  # 结果：NoneType
x == None  # 结果：True

常见用途

作为函数的默认返回值
初始化变量，稍后再赋值
表示缺少某个值

# 示例：函数没有返回值时默认返回None
def print_hello():
                                    print("Hello")
                                
result = print_hello()
                                print(result)  # 结果：None

type()函数

type()是Python的内置函数，用于返回一个对象的类型。这在调试和类型检查时非常有用。

示例

type(10)  # 结果：
type(3.14)  # 结果：
type("Hello")  # 结果：
type(True)  # 结果：
type(None)  # 结果：

使用type()进行类型检查

x = 42iftype(x) == int:
                                print("x是整数")
                                else:
                                    print("x不是整数")
                                

类型转换

在Python中，可以使用内置函数将一种数据类型转换为另一种数据类型。这称为类型转换或类型转换。

常用的类型转换函数

int(x) - 将x转换为整数
float(x) - 将x转换为浮点数
str(x) - 将x转换为字符串
bool(x) - 将x转换为布尔值

示例

# 转换为整数
int(3.14)  # 结果：3（直接截断小数部分）
int("123")  # 结果：123
# 转换为浮点数
float(5)  # 结果：5.0
float("3.14")  # 结果：3.14
# 转换为字符串
str(100)  # 结果："100"
str(3.14)  # 结果："3.14"
str(True)  # 结果："True"
# 转换为布尔值
bool(0)  # 结果：False
bool(1)  # 结果：True
bool("")  # 结果：False（空字符串）
bool("hello")  # 结果：True
bool(None)  # 结果：False

注意事项

某些类型转换可能会导致数据丢失或错误。例如，将字符串"hello"转换为整数会引发ValueError。在进行类型转换时，应确保转换是合理的。

作业

完成以下作业，巩固所学的数据类型知识：

作业1：数据类型识别

对于以下值，确定它们的数据类型，并使用type()函数验证：

42
3.1415
"Hello, Python!"
False
0
""
None
"3.14"

作业2：类型转换

编写代码完成以下类型转换，并打印结果：

将字符串"12345"转换为整数
将整数5678转换为字符串
将字符串"3.14"转换为浮点数
将浮点数9.876转换为整数
将整数0转换为布尔值
将空字符串转换为布尔值
将布尔值True转换为整数

作业3：结合热点

最近，生成式AI如ChatGPT、Midjourney等非常流行。请编写一个程序，使用不同的数据类型来表示关于生成式AI的一些信息。例如：

模型名称（字符串）
发布年份（整数）
参数量（整数或浮点数）
是否开源（布尔值）
备注信息（字符串）

然后将这些信息组合成一个完整的描述并打印出来。

数据类型

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