第五章 基本数据类型

计算机对数据进行运算时需要明确数据的类型和含义。

在 Python 中，一切皆对象。数据在程序中以对象的形式存在，而每个对象都隶属于某种数据类型（type）。

Python 内置的数据类型大致包括七类：数值类型、布尔类型、文本类型（字符串）、None 类型，以及序列类型、集合类型、映射类型等。

这些类型既可以独立使用，也可以相互组合，构成更复杂的数据结构。

本章主要学习四种基本数据类型。

学习目标：

（1）理解 Python 的基本数据类型及其特征。

（2）掌握数值、布尔、None 与字符串等常用类型的使用方法。

（3）能运用运算符和内置函数对不同类型数据进行操作。

（4）学会使用 f-string 进行字符串格式化输出。

（5）掌握类型判断与转换，为后续程序逻辑学习打下基础。

5.1 数值类型

Python 的（也称“数字类型”）包括：整数、浮点数和复数三种。

5.1.1 整数类型

整数类型（int）表示没有小数部分的数值，可正可负。

Python 的整数没有长度限制，只受内存大小约束。

x = 10
y = -25
z = 987654321987654321

特点：

（1）自动支持大整数运算，无需额外类型声明。

（2）支持二进制、八进制、十六进制表示形式。

a = 0b1010      # 二进制
b = 0o17        # 八进制
c = 0x1A        # 十六进制
print(a, b, c)  # 10 15 26

5.1.2 浮点数类型

浮点数（float）用于表示带小数点的数值。

Python 使用 IEEE 754 双精度标准存储浮点数。

pi = 3.1415926
g = -9.81

浮点数以二进制形式存储，在 Python 中不是任意精度，会有舍入误差。

某些小数无法被精确表示：

print(0.1 + 0.2)   # 输出 0.30000000000000004

如果需要高精度小数运算，可使用.Decimal。

如果需要分数运算，可使用 .Fraction。

5.1.3 复数类型

Python 支持复数（complex），形式为 a + bj，其中 a 为实部，b 为虚部，j 表示虚数单位 (√-1)。

z = 3 + 4j
print(z.real, z.imag)   # 实部 3.0，虚部 4.0
print(abs(z))           # 模长 5.0

复数广泛应用于信号处理、物理仿真等科学计算场景。

5.1.4 数值运算符

Python 提供了丰富的来进行数值运算。

运算符

示例

结果

加法

5 + 2

7

减法

5 - 2

3

乘法

5 * 2

10

浮点除法

5 / 2

2.5

整除

5 // 2

2

取余

5 % 2

1

幂运算

2 ** 3

8

示例：

a, b = 5, 2
print(a ** b, a // b, a % b)
# 输出：25 2 1

5.1.5 数学函数与 math 模块

在 Python 中，常见的数学运算除了加、减、乘、除、幂等运算符外，还可以使用内置数学函数与 math 模块来完成更复杂的计算。

（1）内置数学函数

Python 的设计理念之一是“内置即常用”。可直接使用而无需导入模块。

x = -9
print(abs(x))             # 返回绝对值，结果 9      
print(pow(2, 5))          # 幂运算，相当于 x ** y，结果 32     
print(round(3.14159, 3))  # 四舍五入，保留 n 位小数，结果 3.142  
print(divmod(17, 4))      # 返回 (商, 余数) 的元组，结果 (4, 1)

（2）math 模块

标准库 提供了丰富的数学函数和常量，适合科学计算、几何计算、统计分析等应用。

import math

print(math.pi)              # 圆周率
print(math.e)               # 自然常数
print(math.sqrt(16))        # 平方根 4.0
print(math.sin(math.pi/2))  # 正弦 1.0
print(math.log10(100))      # 对数 2.0

5.2 布尔类型

（bool）只有两个取值：True 和 False。

它常用于条件判断与逻辑控制。

a = True
b = False
print(a and b)   # False
print(a or b)    # True
print(not a)     # False

bool 是 int 的子类（继承自 int）。因此，在数值上下文中，True 等价于 1，False 等价于 0：

print(True + 2)   # 3
print(False * 5)  # 0

5.3 None 类型

表示“空值”或“无返回结果”。

它是 Python 中的一个特殊对象，类型为 NoneType。

x = None
print(x)            # None

函数未显式返回值时，默认返回 None。

def greet():
    print("Hello!")

result = greet()
print(result)  # 输出 None

小结

本次课介绍了 Python 的三种基础数据类型：数值类型、布尔类型与 None 类型。我们学习了它们的定义方式、常用运算、类型转换与内置函数的使用方法。这些数据类型是程序运算和逻辑判断的根基。

在下一课中，我们将继续学习文本数据（字符串）的结构与操作方法，了解如何高效地处理和格式化文字内容，为程序的输入输出与信息处理奠定基础。

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