Python基础数据类型详解：数字、字符串与列表
本文详细介绍Python中三大核心基础数据类型：数字、字符串和列表。内容涵盖int与float的计算规则、除法与取余操作，字符串的多种定义方式、转义字符及切片机制，以及列表的创建、索引、可变性操作与嵌套方法。通过具体代码示例，帮助开发者掌握Python数据处理的基础技能。
简介
Python广泛应用于科学计算领域，而科学计算的核心基础在于数字、字符串和列表这三种数据类型。本文将深入解析这三种数据类型的实际应用场景与操作细节。
数字
在科学计算中，数字是最基础且重要的数据类型。在Python中，最常见的数字类型包括整数（int）和浮点数（float）。
首先通过几个基本的数字运算示例来了解其表现：
In [8]: 1+1
Out[8]: 2
In [9]: 3*2 + 10
Out[9]: 16
In [10]: (65 + 23) / 4
Out[10]: 22.0
从上述示例可以看出，不包含小数部分的数值属于int类型，而包含小数部分的数值则属于float类型。
除法运算（/）始终返回浮点数类型。若需执行向下取整除法以获取整数结果（忽略小数部分），可使用 // 运算符；若需计算余数，则使用 % 运算符。
In [11]: 54 / 4
Out[11]: 13.5
In [12]: 54 // 4
Out[12]: 13
In [13]: 54 % 4
Out[13]: 2
** 运算符用于表示乘方运算：
In [14]: 4 ** 3
Out[14]: 64
我们可以将数字运算的结果赋值给特定变量，并在后续计算中直接使用该变量。
In [15]: a = 12
In [16]: b = 14
In [17]: a * b
Out[17]: 168
在交互式Python环境中，下划线 _ 代表上一次运算的输出结果：
In [17]: a * b
Out[17]: 168
In [18]: 100 + _
Out[18]: 268
除了int和float，Python还支持其他高级数字类型，例如Decimal（高精度小数）和Fraction（分数），甚至支持复数运算。
字符串
Python中字符串有三种表示形式，分别可以使用单引号、双引号或三引号来定义。
In [19]: site1 = 'www.flydean.com'
In [20]: site2= "www.flydean.com"
In [21]: site3= """www.flydean.com"""
三引号主要用于处理跨行字符串，字符串中的回车换行符会自动包含在字符串内容中。如果希望忽略行尾的换行符，可在行尾添加反斜杠 \ 进行转义。示例如下：
print("""\
Usage: thingy [OPTIONS]
-h Display this usage message
-H hostname Hostname to connect to
""")
若需要进行字符转义，可以使用反斜杠 \。
In [22]: site4 = "www.\"flydean\".com"
In [23]: site4
Out[23]: 'www."flydean".com'
如果希望前置反斜杠的字符不被解释为特殊转义字符，可以使用原始字符串（Raw String）方式，即在引号前添加字母 r。
In [24]: print(r"www.\"flydean\".com")
www.\"flydean\".com
字符串可以通过 + 运算符进行连接，也可以使用 * 运算符进行复制操作：
In [25]: "www" + "flydean.com"
Out[25]: 'wwwflydean.com'
In [26]: "www.flydean.com" * 3
Out[26]: 'www.flydean.comwww.flydean.comwww.flydean.com'
相邻的两个或多个字符串字面值（即用引号包裹的字符序列）会自动连接在一起。
In [27]: "www" "flydean.com"
Out[27]: 'wwwflydean.com'
需要注意的是，上述自动连接操作仅对字符串字面值有效，若涉及变量则会导致语法错误。
字符串被视为由字符组成的序列，因此可以通过 string[index] 的形式访问特定位置的字符。
In [28]: site5 = "www.flydean.com"
In [29]: site5[3]
Out[29]: '.'
当索引值为负数时，计数方向将从字符串末尾开始向头部进行：
In [30]: site5[-3]
Out[30]: 'c'
由于 -0 与 0 等效，因此负数索引从 -1 开始计算。
除了索引访问，字符串还支持切片操作。索引用于获取单个字符，而切片用于获取子字符串：
In [31]: site5[1:5]
Out[31]: 'ww.f'
需注意，切片结果包含起始索引对应的字符，但不包含结束索引对应的字符。因此，s[:i] + s[i:] 的结果始终等于原字符串 s。
In [33]: site5[:4]+site5[4:]
Out[33]: 'www.flydean.com'
切片的索引具有默认值，若省略起始索引，默认值为 0。
若使用的索引值超出字符串长度范围，将会引发越界错误。
In [34]: site5[100]
---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-34-fc1f475f725b> in <module>()
----> 1 site5[100]
IndexError: string index out of range
然而，切片操作中的越界索引会被自动处理，不会报错：
In [36]: site5[:100]
Out[36]: 'www.flydean.com'
由于字符串是不可变对象，我们无法通过索引赋值的方式直接修改字符串内容：
In [37]: site[2] = "A"
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-37-9147d44bd80c> in <module>()
----> 1 site[2] = "A"
TypeError: 'str' object does not support item assignment
函数 len 用于统计字符串的长度：
In [38]: len(site5)
Out[38]: 15
字符串对象str
字符串的本质是字符串对象 str。
以下是 str 对象支持的基本方法列表：
In [39]: site5.
capitalize() encode() format() isalpha() islower() istitle() lower() replace() rpartition() splitlines() title()
casefold() endswith() format_map() isdecimal() isnumeric() isupper() lstrip() rfind() rsplit() startswith() translate()
center() expandtabs() index() isdigit() isprintable() join() maketrans() rindex() rstrip() strip() upper()
count() find() isalnum() isidentifier() isspace() ljust() partition() rjust() split() swapcase() zfill()
感兴趣的用户可以进一步研究这些方法的详细用法。
列表
列表是使用方括号表示的数据集合。列表中的数据元素可以是多种不同的数据类型，但在实际应用中，通常在一个列表中使用相同的数据类型。
In [40]: ages = [ 10, 14, 18, 20 ,25]
In [41]: ages
Out[41]: [10, 14, 18, 20, 25]
与字符串类似，列表也支持索引和切片操作。事实上，所有序列（sequence）类型的数据都支持这两种操作。
In [42]: ages[3]
Out[42]: 20
In [43]: ages[:2]
Out[43]: [10, 14]
In [44]: ages[:]
Out[44]: [10, 14, 18, 20, 25]
需要注意的是，列表切片会返回一个新的列表。但该新列表仅为浅拷贝，即新列表中的元素引用的是原列表中元素的地址。
列表还支持拼接操作：
In [45]: ages + [9, 11]
Out[45]: [10, 14, 18, 20, 25, 9, 11]
与字符串的不可变性不同，列表是可变的，这意味着我们可以通过索引直接修改列表中的元素值：
In [46]: ages[0] = 100
In [47]: ages
Out[47]: [100, 14, 18, 20, 25]
列表的底层类型为 list，以下是 list 对象支持的方法：
In [51]: ages.
append() count() insert() reverse()
clear() extend() pop() sort()
copy() index() remove()
我们可以使用 append 方法向列表末尾添加元素，或使用 count 方法统计列表中特定元素的出现次数等。
前文提到列表切片返回的是原列表的引用，因此我们可以通过给切片赋值的方式来修改原始列表的内容：
>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> letters
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> # replace some values
>>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E']
>>> letters
['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g']
>>> # now remove them
>>> letters[2:5] = []
>>> letters
['a', 'b', 'f', 'g']
>>> # clear the list by replacing all the elements with an empty list
>>> letters[:] = []
>>> letters
[]
列表还支持嵌套操作，从而构建多层级的列表结构：
>>> a = ['a', 'b', 'c']
>>> n = [1, 2, 3]
>>> x = [a, n]
>>> x
[['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
>>> x[0]
['a', 'b', 'c']
>>> x[0][1]
'b'
总结
至此，关于Python基础数据类型中数字、字符串与列表的介绍已完成。如需了解更多相关内容，请搜索本站过往文章或继续浏览后续教程，感谢大家的支持！
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