数据类型

数据类型
计算机顾名思义就是可以做数学计算的机器，因此，计算机程序理所当然地可以处理各种数值。但是，计算机能处理的远不止数值，还可以处理文本、图形、音频、视频、网页等各种各样的数据，不同的数据，需要定义不同的数据类型。
我们通过Python内置的type()函数可以查看变量所致的对象类型：
a = 10  # 整型
b = 1.5  # 浮点型
c = True  # 布尔型
d = 5+2j  # 复数
# 也可以同时给多个变量赋值
# a, b, c, d = 10, 1.5, True, 5+2j
print(type(a), type(b), type(c), type(d))
输出结果：
<class 'int'> <class 'float'> <class 'bool'> <class 'complex'>
在Python中，能够直接处理的数据类型有以下几种：
整数
Python可以处理任意大小的整数，当然包括负整数，在程序中的表示方法和数学上的写法一模一样，例如：1，100，-8080，0，等等。
计算机由于使用二进制，所以，有时候用十六进制表示整数比较方便，十六进制用0x前缀和0-9，a-f表示，例如：0xff00，0xa5b4c3d2，等等。
Python3 中的数字支持int(整型)、float(浮点型)、complex(复数)。Python文档中bool(布尔值)不属于数字类型，但是这里也把bool类型放在这里来说，因为bool是int的子类。就像大多是语言一样，Python中的数据类型也是很直观的。
说明：
Python2 中的数字类型还包括一个long(长整型)，且会自动将超过整型长度的数字转换为长整型(数字最后加上L字母表示长整形)。但是Python3中已经没有long类型了，int和long都叫整型(int)。
bool(布尔型)之所以属于数字类型，是因为bool是int的子类。
浮点数
浮点数也就是小数，之所以称为浮点数，是因为按照科学记数法表示时，一个浮点数的小数点位置是可变的，比如，1.23x109和12.3x108是完全相等的。浮点数可以用数学写法，如1.23，3.14，-9.01，等等。但是对于很大或很小的浮点数，就必须用科学计数法表示，把10用e替代，1.23x109就是1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以写成1.2e-5，等等。
整数和浮点数在计算机内部存储的方式是不同的，整数运算永远是精确的（除法难道也是精确的？是的！），而浮点数运算则可能会有四舍五入的误差。
字符串
字符串是以单引号'或双引号"括起来的任意文本，比如'abc'，"xyz"等等。请注意，''或""本身只是一种表示方式，不是字符串的一部分，因此，字符串'abc'只有a，b，c这3个字符。如果'本身也是一个字符，那就可以用""括起来，比如"I'm OK"包含的字符是I，'，m，空格，O，K这6个字符。
如果字符串内部既包含'又包含"怎么办？可以用转义字符\来标识，比如：
'I\'m \"OK\"!'

表示的字符串内容是：
I'm "OK"!

转义字符\可以转义很多字符，比如\n表示换行，\t表示制表符，字符\本身也要转义，所以\\表示的字符就是\，可以在Python的交互式命令行用print()打印字符串看看：
>>> print('I\'m ok.')
I'm ok.
>>> print('I\'m learning\nPython.')
I'm learning
Python.
>>> print('\\\n\\')
\
\

如果字符串里面有很多字符都需要转义，就需要加很多\，为了简化，Python还允许用r''表示''内部的字符串默认不转义，可以自己试试：
>>> print('\\\t\\')
\       \
>>> print(r'\\\t\\')
\\\t\\

如果字符串内部有很多换行，用\n写在一行里不好阅读，为了简化，Python允许用'''...'''的格式表示多行内容，可以自己试试：
>>> print('''line1
... line2
... line3''')
line1
line2
line3


当输入完结束符``` 和括号)后，执行该语句并打印结果。
如果写成程序并存为.py文件，就是：
print('''line1
line2
line3''')

多行字符串'''...'''还可以在前面加上r使用，请自行测试：
str和bytes之间的关系
在最新的Python 3版本中，字符串是以Unicode编码的，也就是说，Python的字符串支持多语言，例如：
>>> print('包含中文的str')
包含中文的str



两种写法完全是等价的。
由于Python的字符串类型是str，在内存中以Unicode表示，一个字符对应若干个字节。如果要在网络上传输，或者保存到磁盘上，就需要把str变为以字节为单位的bytes。
Python 3最重要的新特性之一是对字符串和二进制数据流做了明确的区分。文本总是Unicode，由str类型表示，二进制数据则由bytes类型表示。Python 3不会以任意隐式的方式混用str和bytes，你不能拼接字符串和字节流，也无法在字节流里搜索字符串（反之亦然），也不能将字符串传入参数为字节流的函数（反之亦然）。
下面让我们深入分析一下二者的区别和联系。
回到bytes和str的身上。bytes是一种比特流，它的存在形式是01010001110这种。我们无论是在写代码，还是阅读文章的过程中，肯定不会有人直接阅读这种比特流，它必须有一个编码方式，使得它变成有意义的比特流，而不是一堆晦涩难懂的01组合。因为编码方式的不同，对这个比特流的解读也会不同，对实际使用造成了很大的困扰。下面让我们看看Python是如何处理这一系列编码问题的：
>>> s = "中文"
>>> s
'中文'
>>> type(s)
<class 'str'>
>>> b = bytes(s, encoding='utf-8')
>>> b
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
>>> type(b)
<class 'bytes'>
如果知道字符的整数编码，还可以用十六进制这么写str：
20013 -----16进制------>4e2d   25991-------16进制---------6587
>>> '\u4e2d\u6587'
'中文'
从例子可以看出，s是个字符串类型。Python有个内置函数bytes()可以将字符串str类型转换成bytes类型，b实际上是一串01的组合，但为了在ide环境中让我们相对直观的观察，它被表现成了b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'这种形式，开头的b表示这是一个bytes类型。\xe4是十六进制的表示方式，它占用1个字节的长度，因此”中文“被编码成utf-8后，我们可以数得出一共用了6个字节，每个汉字占用3个，这印证了上面的论述。在使用内置函数bytes()的时候，必须明确encoding的参数，不可省略。
我们都知道，字符串类str里有一个encode()方法，它是从字符串向比特流的编码过程。而bytes类型恰好有个decode()方法，它是从比特流向字符串解码的过程。除此之外，我们查看Python源码会发现bytes和str拥有几乎一模一样的方法列表，最大的区别就是encode和decode。
从实质上来说，字符串在磁盘上的保存形式也是01的组合，也需要编码解码。
如果，上面的阐述还不能让你搞清楚两者的区别，那么记住下面两几句话：
1.在将字符串存入磁盘和从磁盘读取字符串的过程中，Python自动地帮你完成了编码和解码的工 作，你不需要关心它的过程。
 2.使用bytes类型，实质上是告诉Python，不需要它帮你自动地完成编码和解码的工作，而是用户自己手动进行，并指定编码格式。
 3.Python已经严格区分了bytes和str两种数据类型，你不能在需要bytes类型参数的时候使用str参数，反之亦然。这点在读写磁盘文件时容易碰到。
在bytes和str的互相转换过程中，实际就是编码解码的过程，必须显式地指定编码格式。
在操作字符串时，我们经常遇到str和bytes的互相转换。为了避免乱码问题，应当始终坚持使用UTF-8编码对str和bytes进行转换

Python对bytes类型的数据用带b前缀的单引号或双引号表示：
x = b'ABC'

要注意区分'ABC'和b'ABC'，前者是str，后者虽然内容显示得和前者一样，但bytes的每个字符都只占用一个字节。
以Unicode表示的str通过encode()方法可以编码为指定的bytes，例如：
>>> 'ABC'.encode('ascii')
b'ABC'
>>> '中文'.encode('utf-8')
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
>>> '中文'.encode('ascii')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: ordinal not in range(128)

纯英文的str可以用ASCII编码为bytes，内容是一样的，含有中文的str可以用UTF-8编码为bytes。含有中文的str无法用ASCII编码，因为中文编码的范围超过了ASCII编码的范围，Python会报错。
在bytes中，无法显示为ASCII字符的字节，用\x##显示。
反过来，如果我们从网络或磁盘上读取了字节流，那么读到的数据就是bytes。要把bytes变为str，就需要用decode()方法：
>>> b'ABC'.decode('ascii')
'ABC'
>>> b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8')
'中文'

如果bytes中包含无法解码的字节，decode()方法会报错：
>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8')
Traceback (most recent call last):
  ...
UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xff in position 3: invalid start byte

如果bytes中只有一小部分无效的字节，可以传入errors='ignore'忽略错误的字节：
>>> b'\xe4\xb8\xad\xff'.decode('utf-8', errors='ignore')
'中'

还可以用内置发方法转换
>>> b
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
>>> type(b)
<class 'bytes'>
>>> s1 = str(b)
>>> s1
"b'\\xe4\\xb8\\xad\\xe6\\x96\\x87'"
>>> type(s1)
<class 'str'>
>>> s1 = str(b, encoding='utf-8')
>>> s1
'中文'
>>> type(s1)
<class 'str'>
我们再把字符串s1，转换成gbk编码的bytes类型：
>>> s1
'中文'
>>> type(s1)
<class 'str'>
>>> b =  bytes(s1, encoding='utf-8')
>>> b
b'\xd6\xd0\xce\xc4'

布尔值
布尔值和布尔代数的表示完全一致，一个布尔值只有True、False两种值，要么是True，要么是False，在Python中，可以直接用True、False表示布尔值（请注意大小写），也可以通过布尔运算计算出来：
>>> True
True
>>> False
False
>>> 3 > 2
True
>>> 3 > 5
False

布尔值可以用and、or和not运算。
and运算是与运算，只有所有都为True，and运算结果才是True：
>>> True and True
True
>>> True and False
False
>>> False and False
False
>>> 5 > 3 and 3 > 1
True

or运算是或运算，只要其中有一个为True，or运算结果就是True：
>>> True or True
True
>>> True or False
True
>>> False or False
False
>>> 5 > 3 or 1 > 3
True

not运算是非运算，它是一个单目运算符，把True变成False，False变成True：
>>> not True
False
>>> not False
True
>>> not 1 > 2
True

布尔值经常用在条件判断中，比如：
if age >= 18:
    print('adult')
else:
    print('teenager')

空值
空值是Python里一个特殊的值，用None表示。None不能理解为0，因为0是有意义的，而None是一个特殊的空值。
此外，Python还提供了列表、字典等多种数据类型，还允许创建自定义数据类型，我们后面会继续讲到。
类型转换
强制类型转换
顾名思义，强制类型转换就是把一个数据类型强制转换为另一数据类型。这里，我们先说下数字类型(int、float、bool、complex)间的相互转换。
int与bool类型
在Python解释器的交互式终端通过help(bool)可以查看bool类的完整定义，会发现bool是int类型的子类。另外bool类型只有两个值：True和False，因此bool与int类型的值必然存在某种关联。
>>> int(True)
1
>>> int(False)
0
>>> bool(1)
True
>>> bool(-1)
True
>>> bool(0)
False
结论：
bool 转 int时， Ture->1, False->0
int 转 bool时， 非0->True, 0->False
int、bool与float类型
bool类型可以看作一个特殊的int类型
>>> float(5)
5.0
>>> float(True)
1.0
>>> float(False)
0.0
>>> int(5.0)
5
>>> bool(5.0)
True
>>> bool(0.0)
False
int、bool、float与complex
>>> complex(5)
(5+0j)
>>> complex(5.0)
(5+0j)
>>> complex(True)
(1+0j)
>>> complex(False)
0j
>>> bool((5+0j))
True
>>> bool((0+0j))
False
>>> int((5+0j))
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can't convert complex to int
>>> float((5+0j))
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can't convert complex to float
结论：complex类型 不能强制转换为 int 和 float类型
自动类型转换
自动类型转换是指两个不同类型的操作数参与运算时，Python会先按照以下规则先对其中一个操作数进行自动类型转换，然后再进行运算。
如果有一个操作数是复数，另一个操作数会被转换为复数
否则，如果有一个操作数是浮点型，另一个操作数会被转换为浮点型
(Python 2)否则，如果有一个操作数是长整形，另一个操作数会被转换为长整型
否则，如果有一个是整型，另一个是布尔型，则布尔型会被转换为整型0或1
否则，两个都是相同数据类型，无需类型转换
>>> 2 + (5+2j)  # 整型转复数
(7+2j)
>>> 2.0 + (5+2j)  # 浮点型转复数
(7+2j)
>>> True + (5+2j)  # 布尔型转复数
(6+2j)
>>> 2 + 5.0  # 整型转浮点型
7.0
>>> True + 5.0  # 布尔型转浮点型
6.0
>>> True + 2  # 布尔型转整型
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