3.1 數字的類型及轉換

在第2章，我們已經提及到數字這一數據類型，其主要以阿拉伯數字的形式表示。數字可以細分為整型、浮點型、布爾型和復數，具體說明如下：

（1）整型是沒有小數點的數值。

（2）浮點型是帶有小數點的數值。

（3）布爾型以True和False表示，實質分別為1和0，為區分整型的1和0，而改為True和False。

（4）復數是由一個實數和一個虛數組合構成，可以用x+yj或者complex(x,y)表示。

現在通過代碼的形式表示這4種數據類型，代碼如下：

    a = 10
    b = 5.5
    c = False
    d = 2 + 3j
    print(type(a), type(b), type(c), type(d))
    # 輸出結果為：<class 'int'> <class 'float'> <class 'bool'> <class 'complex'>

我們可以使用特定的方法將4種數據類型進行相互轉換，具體通過代碼的形式加以說明：

上述代碼中，整型、浮點型和布爾型是可以相互轉換的，而復數就只能轉換為布爾型，不支持整型和浮點型的轉換。代碼的輸出結果如圖3-1所示。

圖3-1 數據類型的轉換結果

3.2 字符串的定義及使用

3.2.1 字符串的定義

字符串（String）是由數字、字母、下劃線組成的一串字符，它是編程語言中表示文本的數據類型，主要用于編程、概念說明和函數解釋等。字符串在存儲上類似字符數組，所以每一位的單個元素都可以提取。

Python的字符串可以用單引號、雙引號或三引號來表示。如果字符串中含有單引號，可以使用雙引號或三引號來表示字符串；如果字符串中含有雙引號，可以使用單引號或三引號表示字符串；如果字符串中含有單引號和雙引號，可以使用轉義字符或三引號表示字符串。我們通過代碼的形式加以說明，代碼如下：

轉義字符是一種特殊的字符常量，它是以反斜線"\"開頭，后面跟一個或幾個字符。轉義字符具有特定的含義，用于區別字符原有的意義，故稱轉義字符。Python常用的轉義字符如表3-1所示。

表3-1 Python轉義字符

現在，我們對字符串的定義已有一定的了解，接下來學習字符串的操作。字符串操作需要依賴特定的函數方法才能實現，常用的字符串操作有截取、替換、查找、分割和拼接。

3.2.2 字符串截取

截取格式為：

    字符串[開始位置:結束位置:間隔位置]

開始位置是0，正數代表從左邊位置開始，負數代表從右邊位置開始，默認代表從0開始。結束位置是被截取的字符串位置，空值默認取到字符串尾部。間隔位置默認為1，截取的內容不做處理；如果設置為2，就將截取的內容再隔一取數。

示例如下：

3.2.3 字符串替換

替換方法為：

    字符串.replace('被替換內容', '替換后內容')

要注意的是，使用replace替換字符串后僅為臨時變量，需重新賦值才能保存。

示例如下：

3.2.4 字符串查找元素

查找方法為：

    字符串.find('要查找的內容' [, 開始位置,結束位置])

開始位置和結束位置表示要查找的范圍，若為空值，則表示查找所有。找到目標后會返回目標第一位內容所在的位置，位置從0開始算，如果沒找到，就返回-1。

示例如下：

除了使用find函數查找字符串中某個內容，使用index函數也能實現同樣的功能。index是在字符串里查找子串第一次出現的位置，類似于字符串的find方法，如果查找不到子串，就會拋出異常，而不是返回-1。

示例如下：

3.2.5 字符串分割

分割方法為：

    字符串.split('分割符',分割次數)

如果存在分割次數，就僅分割成“分割次數+1”個子字符串；如果為空，就默認全部分割。分割后，返回結果以列表表示。

示例如下：

    str = 'ABCDABC'
    # 分割全部
    print(str.split('B'))
    # 輸出內容：['A', 'CDA', 'C']
    # 分割一次
    print(str.split('B', 1))
    # 輸出內容：['A', 'CDABC']

3.2.6 字符串拼接

字符串拼接有5種實現方式，使用加號拼接、使用逗號拼接、直接拼接、格式化拼接和join方法拼接。具體的拼接方式如下所示：

    str = 'Hello Python'
    print('第一種方式通過加號形式拼接：' + str)
    print('第二種方式通過逗號形式拼接：' , str)
    print('第三種方式通過直接拼接形式：''Hello'' Python')
    print('第四種方式通過格式化形式拼接：' + '%s' %(str))
    str_list = ['Hello', 'Python']
    str = ' '.join(str_list)
    print('第五種方式通過join形式拼接：' + str)

3.3 元組與列表

元組和列表是兩個非常相似的親兄弟，兩者在表現形式上有所不同，其最大的區別的是元組在定義之后無法修改，只能讀取，而列表則支持修改和讀取。在第2章曾經講過，列表好比人們排隊購票，隊伍中的每個人就如列表里面的每個元素，元組也是如此。

元組使用小括號來定義，而列表使用中括號來定義。元組列表里面的元素可以是任意的數據類型，每個元素之間使用英文逗號隔開；如果元組和列表中沒有元素，說明這是一個空的元組或列表。下面我們在代碼中分別定義元組和列表：

從元組和列表的定義來看，兩者的元素是一致的，元素的數據類型可以是整型、字符串、布爾型、浮點型、元組和列表。如果元素是一個元組或列表，那么這是一種嵌套模式，這種模式在日常的開發中很常見。值得注意的是，如果定義元組的時候，只有一個元素，則必須在元素后加逗號，否則Python會將小括號視為運算法則的小括號，如(1,)。

定義了元組和列表之后，接下來我們介紹如何對元組列表進行操作處理。元組和列表的讀取操作是通過下標索引進行定位讀取，下標索引是從0開始，代表是第一個元素。根據上述定義的tuple_1和list_1，具體的讀取方法如下：

下標索引從0開始并以正數方式表示，代表從元組列表的左邊開始讀取；如果下標索引以負數表示，代表從元組列表的右邊開始讀取。上述代碼運算結果如圖3-2所示。

圖3-2 元組列表的讀取結果

除了讀取某個元素值，還可以讀取元組和列表中的連續幾個元素，并將其生成一個新的元組或列表。簡單理解就是將元組或列表進行切塊讀取，切塊后的數據以原有的數據類型表示，具體實現代碼如下：

從上述的代碼可以發現，元組列表的切換讀取與字符串的截取方法是十分相似的，兩者實質都是同一個方法，只不過對象的數據類型有所不同而已。上述代碼運算結果如圖3-3所示。

圖3-3 元組列表的切塊讀取結果

除了通過下標索引來讀取元組和列表，此外還能通過元素值來找到相應的下標索引、統計元素值的出現次數、判斷元素是否存在元組或列表以及獲取元組和列表的總長度。這都是一些日常開發中最為常用的方法，實現方法如下：

代碼主要對元組或列表使用index函數、count函數、in運算符和len函數即可實現下標索引查找、元素值的出現次數、元素值的存在判斷以及元組和列表長度獲取。運行結果如圖3-4所示。

圖3-4 元組和列表的常用函數輸出結果

上述內容主要講述元組和列表的讀取方式以及常用查詢方式，下一步是對列表進行修改處理。列表的修改方式有修改元素、添加元素和刪除元素。具體的修改方式通過以下代碼來加以講述：

上述代碼分別對列表進行修改、新增和刪除操作。列表修改只需對某個元素值重新賦值即可；添加元素主要有4種實現方式：append函數、extend函數、insert函數和列表相加；刪除元素有三種刪除方式：remove函數、pop函數和del函數。運行結果如圖3-5所示。

圖3-5 列表增刪改操作結果

3.4 集合與字典

集合和字典在某個程度上是非常相似的，兩者都是以大括號來進行定義，并且元素是無序排列的。唯一區別在于元素格式和數據類型有所不同，集合的元素只支持數字、字符串和元組，這都是Python不可變的數據類型，而字典則支持Python全部的數據類型。我們以代碼的形式來描述集合和字典：

對集合與字典的定義進行分析，集合的元素只有數字、字符串和元組，如果集合元素為元組，并且元組里面嵌套列表，程序也會提示錯誤信息。字典的元素是以key:value的形式表示，key和value可以是任意的數據類型，每個key是唯一的，不能重復，而value則沒有限制。

在實際開發中，集合的使用頻率相對較小，其主要原因是元素無序排列以及數據類型的限制要求等多方面因素，這些因素不利于集合的讀取和操作。而字典是經常使用的數據類型之一，并且與JSON的結構非常相似，本節將會深入講述字典的使用方法。

字典的使用也就是對字典進行增刪改查，這里通過代碼的形式說明字典具體的操作方式，代碼如下：

上述代碼實現了字典的增刪改查操作，實現方式與列表的大致相同。在PyCharm中運行代碼并查看運行結果，如圖3-6所示。

圖3-6 字典的增刪改查輸出結果

如果字典中嵌套了多個字典或列表，可以從字典最外層往內層逐步定位，定位方式是由字典元素的key實現，通過這樣的定位我們能夠獲取目標元素。這里以代碼的方式加以說明，代碼如下：

除此之外，Python的字典還內置了多種函數與方法，具體說明如下：

3.5 數據類型的轉化

數據轉換是每種編程語言的一個基本操作，但不同的編程語言有不同的轉換規則。在Python中，不同的數據類型都能相互轉換，其中最常見的是字符串、列表和字典的相互轉換。

3.5.1 字符串和列表的轉換

將字符串轉換成列表，可以由字符串函數split實現，而列表轉換字符串可以使用join函數實現。下面我們通過代碼示例進行講述：

通過上述字符串和列表的相互轉換，可以發現字符串是根據字符串里面的空格進行分段截取，使其生成多個子字符串，然后將多個子字符串組合成一個列表；而列表轉換字符串是將列表的每個元素以空格進行拼接，使其生成相應的字符串。除此之外，對于一些特殊的字符串或列表可以使用其他方法轉換，請看如下示例：

上述代碼主要講述函數eval、str和list的使用，這些函數需要符合一定的轉換要求才能使用，在使用這些函數之前，需要清楚轉換要求以及轉換后的數據格式。上述代碼的運行結果如圖3-7所示。

圖3-7 字符串與列表的轉換結果

3.5.2 字符串與字典的轉換

講述了字符串與列表的相互轉換后，接下來講述字符串與字典的相互轉換。由于字典是以鍵值對的形式表示，而字符串是以文本的形式表示，兩者的表現形式存在較大的差異，因此在相互轉換上會有一定的限制。字符串轉換為字典可以通過dict函數實現，而字典轉換為字符串可通過values()函數來獲取字典的所有值，然后將其轉換成字符串，具體示例如下：

當字符串轉換為字典時，dict函數需要以key=value的形式作為函數參數，該參數表示字典里的一個鍵值對；當字典轉換為字符串時，由values()函數獲取字典的所有值并以列表的形式表示，再將列表轉化成字符串，從而實現字典轉換為字符串。此外，還可以將特殊字符串轉換字典，代碼示例如下：

如果字符串的內容與字典的數據格式非常相似，可以使用上述三種方法將字符串轉換成字典。三者的輸出結果都是相同的，如圖3-8所示。

圖3-8 字符串轉換或字典

3.5.3 列表與字典的轉換

本節我們講述列表與字典的相互轉換。列表轉換成字典可以使用dict函數實現，但列表的元素必須以一個列表或元組表示，以列表或元組的形式代表字典的鍵值對；字典轉換成列表有三種方式，分別由values()、keys()和items()函數實現。具體代碼示例如下：

當列表轉換成字典時，列表list_1和list_2將會作為字典的鍵值對，在dict函數中，列表list_1和list_2作為一個新列表的元素，這樣就能實現列表轉換成字典；當執行字典轉換為列表時，函數values()、keys()和items()會生成一個非列表對象，因此還需要對其使用list函數轉換成列表。運行結果如圖3-9所示。

圖3-9 列表與字典的轉換結果

3.6 本章小結

數據類型是任何一門編程語言的組成部分，學習編程語言必須要學習其數據類型。Python的標準數據類型主要有數字、字符串、列表、元組、集合和字典。按照數據存儲的內存地址可變性分為不可變數據和可變數據，可變數據有列表、集合和字典；不可變數據有數字、字符串和元組。

數字可以分為幾個類型：整型、浮點型、布爾型和復數，具體說明如下：

（1）整型是沒有小數點的數值。

（2）浮點型是帶有小數點的數值。

（3）布爾型以True和False表示，實質分別為1和0，為區分整型的1和0，而改為True和False。

（4）復數是由一個實數和一個虛數組合構成，可以用x+yj或者complex(x,y)表示。

字符串（String）是由數字、字母、下劃線組成的一串字符，可以用單引號、雙引號或三引號來表示。常用的字符串操作有截取、替換、查找、分割和拼接。

（1）字符串截取，截取格式為：字符串[開始位置：結束位置：間隔位置]。

（2）字符串替換，替換方法為：字符串.replace('被替換內容', '替換后內容')。

（3）字符串查找元素，查找方法為：字符串.find('要查找的內容' [, 開始位置,結束位置])。

（4）字符串分割，分割方法為：字符串.split('分割符',分割次數)。

（5）字符串拼接方式：使用加號拼接、使用逗號拼接、直接拼接、格式化拼接和join方法拼接。

元組是使用小括號來定義，而列表是使用中括號來定義。元組列表里面的元素可以是任意的數據類型，每個元素之間使用英文逗號隔開；如果元組和列表中沒有元素，說明這是一個空的元組或列表。

元組或列表的元素的數據類型可以是整型、字符串、布爾型、浮點型、元組和列表。如果元素是一個元組或列表，那么這是一種嵌套模式，這種模式在日常的開發中是很常見的。

集合和字典在某個程度上是非常相似的，兩者都是以大括號來進行定義，并且元素是無序排列的。唯一區別在于元素格式和數據類型有所不同，集合的元素只支持數字、字符串和元組，這都是Python里面不可變的數據類型，而字典是支持Python全部的數據類型。

數據類型的相互轉換主要講述了字符串與列表、字符串與字典、列表與字典的相互轉換，不同的數據類型有不同的轉換規則，轉換規則是多變的，可以根據實際情況選擇合適的轉換方法。