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Python 数据类型和控制结构

2024-08-11 02:37:16   215人阅读

     Python是一门脚本语言，我也久闻大名，但正真系统的接触学习是在去年（2013）年底到今年（2014）年初的时候。不得不说的是Python的官方文档相当齐全，如果你是在Windows上学习Python，安装包自带的“Python Manuals”就是一份很好的学习资料（基本上不用去找其他资料了）；尤其是其中的Tutorial，非常适合初学者。本文一方面总结了python语言的核心——数据类型和控制结构；另一方面，通过与其他语言的对比表达了我对Python的一些拙见。

 

数据类型

Python简洁的背后是因为有着强大的类型系统的支持。Python世界的基本数据类型有{int, long, float, complex, str, list, set, tuple, dict}，下面通过Python解释器在交互模式下的输入输出实例进行演示（其中有前导符>>>或...的是输入）：
tips: Python世界里，可以用type(x)来输出x的类型.

int, long, float, str, complex

>>> type(123)<type ‘int‘>>>> type(-234)<type ‘int‘>>>> type(123456123456)<type ‘long‘>>>> type(-123456123456)<type ‘long‘>>>> type(123.456)<type ‘float‘>>>> type(‘abc‘)<type ‘str‘>>>> type("hello, world")<type ‘str‘>
从最后两次输入可以看到Python的字符串可以用单引号也可以用双引号。另外，大家可能会疑惑的是到底多大是int和多大是long呢？下面我们来一探究竟：
>>> type(123456)<type ‘int‘>>>> type(123456789)<type ‘int‘>>>> type(1234567890)<type ‘int‘>>>> type(12345678901)<type ‘long‘>
可以看到1234567890还是int，12345678901就是long了，说明int是有范围的。记得C/C++的int长度（4B）的同学都知道，C/C++里int的取值范围是：[-2^31, 2^31-1]也就是[-2147483648, 2147483647]。据此，我们可以看看Python的int范围：
>>> type(2147483647)<type ‘int‘>>>> type(2147483648)<type ‘long‘>>>> type(-2147483648)<type ‘int‘>>>> type(-2147483649)<type ‘long‘>
这次试验说明，Python的int范围和C/C++一样。（事实上和long一样，这里只是因为运行的是32位的python解释器，如果是64位python解释器，int是8字节）
那么，如果我想指定一个比较小的long怎么办呢？可以通过加L(或小写l)后缀：
>>> type(1L)<type ‘long‘>>>> type(2l)<type ‘long‘>
另外，Python的浮点数是没有double的：
>>> type(123.456)<type ‘float‘>>>> type(123456123456.123456123456123456123456)<type ‘float‘>
 
complex（复数）
复数类型在很多语言中是没有的，Python通过整数加J（或小写j）后缀表示复数：
>>> type(3+4j)<type ‘complex‘>>>> type(3+4J)<type ‘complex‘>>>> type(4j)<type ‘complex‘>>>> type(j)Traceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>NameError: name ‘j‘ is not defined>>> type(1j)<type ‘complex‘>
但是1j不允许直接写成j，j会被当做name查找，如果没找到就会报错。
 

tuple, list, set, dict

tuple, list, set, dict分别是元组、列表、集合、字典（有的语言叫映射map）。这些类型才是Python类型系统的过人之处，在多数编译型语言（C、C++、Java、C#等）中，这些类型都要通过库来提供（如C++、Java、C#），有的或许库也没有提供（如C）。
>>> type([1, 2, 3])<type ‘list‘>>>> type({2, 3, 4})<type ‘set‘>>>> type((3, 4, 5))<type ‘tuple‘>>>> type({‘key1‘: ‘value1‘, ‘key2‘: ‘value2‘})<type ‘dict‘>
可以看到(), [], {}和它括起来的一系列元素，分别是表示：元组、列表、集合。而dict则是{key1: value1, [key2: value2, ...]}的形式。
上面列出的各种集合的元素类型一致，这在编译型语言里通常是必须的，但在Python里不必：
>>> (1, ‘two‘, 3.0)(1, ‘two‘, 3.0)>>> [(1, ‘two‘, 3.0), ‘4‘, 5][(1, ‘two‘, 3.0), ‘4‘, 5]>>> {1, 2L, 3.0, 4j}set([1, 2L, 3.0, 4j])>>> {1: ‘one‘, ‘one‘: 1}{1: ‘one‘, ‘one‘: 1}

控制结构

结构化程序设计方法提出之时，就有前辈证明了任何算法都可以使用：顺序、选择、循环三种结构表达。下面将展示Python的基本语法，以及选择和循环。
 

顺序结构

顺序结构本身没什么好说的，这里介绍一下Python的其他特性。

语句

Python的语句以换行符结尾（不像C家族的分号结尾）：
>>> print "hello, world"hello, world
并且Python程序没有所谓的“入口”，这和多数脚本语言类似。
 

弱类型

Python是弱类型的，也就是变量的类型不是一成不变的。这也和很多脚本语言类似。
>>> a = 123>>> b = "asdf">>> c = [3, 4, 5]>>> a123>>> b‘asdf‘>>> c[3, 4, 5]>>> a = b>>> b‘asdf‘
这段交互中有两点与C语言（C++等）不同：
  1. 使用变量前不用向提前声明变量的类型
  2. 一个变量初始化为一个类型后还能给他赋其他类型的值
提示：在Python解释器的交互模式下直接输入变量名也能显示变量的值
“变量”一词在Python里应该叫“名字”（或者符号）更确切，在Python中你可以给一个符号赋予任何类型的值。稍后你将会看到可以给原本赋值为int的对象赋值为一个函数，一个类。
 

函数

Python的函数定义以def开始，如果有返回值需要用return传递返回值。
比如如下代码定义了一个名为sayHello的函数，并用‘Jack‘为参数进行了一次调用：
def sayHello(name):	print ‘Hello, ‘ + name + ‘!‘	sayHello(‘Jack‘)
这段代码的运行结果为：Hello, Jack!
（可将这段代码保存为sayHello.py，然后在对应目录运行python sayHello.py）
 

类

Python的类定义以class开始，属性可以在class下方声明也可以在__init__方法里通过self.xxx隐式声明。
先来一段最简单的关于类的代码：
class Man:		def __init__(self, name):		self.name = name		def hello(self):		print ‘Hello, ‘ + self.name + ‘!‘m = Man(‘Jack‘)m.hello()
这段代码也会输出：Hello, Jack!
tips： Python方法的第一个参数必须是名为self的参数，用于操作对象的成员。__init__类似其他语言的”构造方法“。
类的更多特性和OOP有关，以后有时间再单独发一篇博文展示。
 
顺便看看函数、类以及类的实例在Python解释器眼中都是什么：
>>> type(sayHello)<type ‘function‘>>>> type(Man)<type ‘classobj‘>>>> type(m)<type ‘instance‘>>>> type(m.hello)<type ‘instancemethod‘>>>> type(Man.hello)<type ‘instancemethod‘>
可以想象，Python世界里的东西都是”灰色“的，解释器对它们”一视同仁“，从来不以貌取人，只看他们现在身上的标签是什么~
 

选择结构

Python的选择结构以if开始。

bool

if必然要涉及bool值，Python bool的取值为True和False：
>>> type(1==1)<type ‘bool‘>>>> type(True)<type ‘bool‘>>>> type(False)<type ‘bool‘>
（上面好像忘了列出bool类型）
 
对于Number(int, long, float, complex)，0在if条件上也是False：
>>> if 1:...     print "true"...true>>> if 0:...     print "true"... else:...     print "false"...false>>> if 0.0:...     print "0.0 is true"...>>> if 0j:...     print "0j is true"...
提示：Python是以代码缩进区分代码块的
除此之外，空的string和空的集合（tuple, list, set）也是False：
>>> if ‘‘:...     print ‘null string is true‘...>>> if ():...     print ‘null tuple is true‘...>>> if []:...     print ‘null list is true‘...>>> if {}:...     print ‘null set is true‘...

if, if-else & if-elif-else

上面几个if示例多是只有一个分支的，当然Python也支持多个分支的if：
>>> x = int(raw_input("Please enter an integer: "))Please enter an integer: 42>>> if x < 0:...      x = 0...      print ‘Negative changed to zero‘... elif x == 0:...      print ‘Zero‘... elif x == 1:...      print ‘Single‘... else:...      print ‘More‘...More

循环结构

Python的循环有for和while两种，没有do-while，也没有loop-until。
 

for

Python的for循环和C的不同，它更像C++，Java里的新式for循环：
>>> a = [1, ‘two‘, 3.0]>>> for i in a:...     print i...1two3.0
这种for迭代集合很方便。
 
但是要想像典型C语言的for循环那样迭代一个整数区间怎么办？别怕，Python提供了内置（built-in）函数range()，它能返回整数区间列表，供你迭代，用起来也很方便：
>>> for i in range(1, 6):...     print i...12345>>> for i in range(10, 65, 10):...     print i...102030405060
这里展示了range的两种调用形式，一种是range(a, b)，它将返回一个从a（包含a）到b（不包含）的整数列表(list)，另一种range(a, b, s)，将返回一个a~b，以s为步长的list：
>>> range(1, 6)[1, 2, 3, 4, 5]>>> range(10, 65, 10)[10, 20, 30, 40, 50, 60]

while

Python的while循环和C的while差不多：
>>> i = 1>>>>>> while i < 5:...     i = i+1...     print i...2345

顺便一提，Python里 i=i+1 不能写成i++，Python不支持这种语法；但可以写成 i += 1：
>>> i5>>> i += 1>>> i6>>> i++  File "<stdin>", line 1    i++      ^SyntaxError: invalid syntax>>> ++i6>>> i6
各位可能会疑惑，为什么++i可以？因为pyhon支持前置的+（正负号）运算，++被当做两次正运算了；同理，+++i，++++i都是一样的；我们可以顺便测一下负号运算：
>>> i6>>> +++i6>>> ++++i6>>> -i-6>>> --i6>>> ---i-6
和想象的结果一致，Great！

输入输出（IO）

当你想动手写点”更有意思“的小程序的时候，你会发现除了三大基本控制结构和数据类型之外，你最需要的可能就是IO功能。
Q: 输出可以用print，那么输入呢？是input吗？
A:input可以，但更多时候需要用的可能是raw_input和readline这两个built-in function，但readline仅适用于Unix平台.
Q:那么input和raw_input有什么区别呢？
A:来看看我和解释器的下面这段交互，看看你能不能自己发现它们的不同。
>>> varA = raw_input(‘please input:‘)please input:Life is too short, you need Python!>>> varA‘Life is too short, you need Python!‘>>> type(raw_input(‘input something:‘))input something:asdf<type ‘str‘>>>> type(raw_input(‘input something:‘))input something:123<type ‘str‘>
A:你看到了，raw_input不论你输入什么都会返回str类型，这也是为什么叫做raw_input的原因。
A: 继续往下，你会看到input：
>>> type(input(‘input sth:‘))input sth:123<type ‘int‘>>>> type(input(‘input sth:‘))input sth:asdfTraceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>  File "<string>", line 1, in <module>NameError: name ‘asdf‘ is not defined>>> type(input(‘input sth:‘))input sth:varA<type ‘str‘>>>> input(‘sth:‘)sth:varA‘Life is too short, you need Python!‘>>> input(‘try some input like your code:‘)try some input like your code:[1, ‘two‘, 3.0][1, ‘two‘, 3.0]>>> input(‘try again:‘)try again:‘Oh!!!‘‘Oh!!!‘
 

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