3.1 数字的类型及转换

在第2章，我们已经提及到数字这一数据类型，其主要以阿拉伯数字的形式表示。数字可以细分为整型、浮点型、布尔型和复数，具体说明如下：

（1）整型是没有小数点的数值。

（2）浮点型是带有小数点的数值。

（3）布尔型以True和False表示，实质分别为1和0，为区分整型的1和0，而改为True和False。

（4）复数是由一个实数和一个虚数组合构成，可以用x+yj或者complex(x,y)表示。

现在通过代码的形式表示这4种数据类型，代码如下：

    a = 10
    b = 5.5
    c = False
    d = 2 + 3j
    print(type(a), type(b), type(c), type(d))
    # 输出结果为：<class 'int'> <class 'float'> <class 'bool'> <class 'complex'>

我们可以使用特定的方法将4种数据类型进行相互转换，具体通过代码的形式加以说明：

上述代码中，整型、浮点型和布尔型是可以相互转换的，而复数就只能转换为布尔型，不支持整型和浮点型的转换。代码的输出结果如图3-1所示。

图3-1 数据类型的转换结果

3.2 字符串的定义及使用

3.2.1 字符串的定义

字符串（String）是由数字、字母、下划线组成的一串字符，它是编程语言中表示文本的数据类型，主要用于编程、概念说明和函数解释等。字符串在存储上类似字符数组，所以每一位的单个元素都可以提取。

Python的字符串可以用单引号、双引号或三引号来表示。如果字符串中含有单引号，可以使用双引号或三引号来表示字符串；如果字符串中含有双引号，可以使用单引号或三引号表示字符串；如果字符串中含有单引号和双引号，可以使用转义字符或三引号表示字符串。我们通过代码的形式加以说明，代码如下：

转义字符是一种特殊的字符常量，它是以反斜线"\"开头，后面跟一个或几个字符。转义字符具有特定的含义，用于区别字符原有的意义，故称转义字符。Python常用的转义字符如表3-1所示。

表3-1 Python转义字符

现在，我们对字符串的定义已有一定的了解，接下来学习字符串的操作。字符串操作需要依赖特定的函数方法才能实现，常用的字符串操作有截取、替换、查找、分割和拼接。

3.2.2 字符串截取

截取格式为：

    字符串[开始位置:结束位置:间隔位置]

开始位置是0，正数代表从左边位置开始，负数代表从右边位置开始，默认代表从0开始。结束位置是被截取的字符串位置，空值默认取到字符串尾部。间隔位置默认为1，截取的内容不做处理；如果设置为2，就将截取的内容再隔一取数。

示例如下：

3.2.3 字符串替换

替换方法为：

    字符串.replace('被替换内容', '替换后内容')

要注意的是，使用replace替换字符串后仅为临时变量，需重新赋值才能保存。

示例如下：

3.2.4 字符串查找元素

查找方法为：

    字符串.find('要查找的内容' [, 开始位置,结束位置])

开始位置和结束位置表示要查找的范围，若为空值，则表示查找所有。找到目标后会返回目标第一位内容所在的位置，位置从0开始算，如果没找到，就返回-1。

示例如下：

除了使用find函数查找字符串中某个内容，使用index函数也能实现同样的功能。index是在字符串里查找子串第一次出现的位置，类似于字符串的find方法，如果查找不到子串，就会抛出异常，而不是返回-1。

示例如下：

3.2.5 字符串分割

分割方法为：

    字符串.split('分割符',分割次数)

如果存在分割次数，就仅分割成“分割次数+1”个子字符串；如果为空，就默认全部分割。分割后，返回结果以列表表示。

示例如下：

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

3.2.6 字符串拼接

字符串拼接有5种实现方式，使用加号拼接、使用逗号拼接、直接拼接、格式化拼接和join方法拼接。具体的拼接方式如下所示：

    str = 'Hello Python'
    print('第一种方式通过加号形式拼接：' + str)
    print('第二种方式通过逗号形式拼接：' , str)
    print('第三种方式通过直接拼接形式：''Hello'' Python')
    print('第四种方式通过格式化形式拼接：' + '%s' %(str))
    str_list = ['Hello', 'Python']
    str = ' '.join(str_list)
    print('第五种方式通过join形式拼接：' + str)

3.3 元组与列表

元组和列表是两个非常相似的亲兄弟，两者在表现形式上有所不同，其最大的区别的是元组在定义之后无法修改，只能读取，而列表则支持修改和读取。在第2章曾经讲过，列表好比人们排队购票，队伍中的每个人就如列表里面的每个元素，元组也是如此。

元组使用小括号来定义，而列表使用中括号来定义。元组列表里面的元素可以是任意的数据类型，每个元素之间使用英文逗号隔开；如果元组和列表中没有元素，说明这是一个空的元组或列表。下面我们在代码中分别定义元组和列表：

从元组和列表的定义来看，两者的元素是一致的，元素的数据类型可以是整型、字符串、布尔型、浮点型、元组和列表。如果元素是一个元组或列表，那么这是一种嵌套模式，这种模式在日常的开发中很常见。值得注意的是，如果定义元组的时候，只有一个元素，则必须在元素后加逗号，否则Python会将小括号视为运算法则的小括号，如(1,)。

定义了元组和列表之后，接下来我们介绍如何对元组列表进行操作处理。元组和列表的读取操作是通过下标索引进行定位读取，下标索引是从0开始，代表是第一个元素。根据上述定义的tuple_1和list_1，具体的读取方法如下：

下标索引从0开始并以正数方式表示，代表从元组列表的左边开始读取；如果下标索引以负数表示，代表从元组列表的右边开始读取。上述代码运算结果如图3-2所示。

图3-2 元组列表的读取结果

除了读取某个元素值，还可以读取元组和列表中的连续几个元素，并将其生成一个新的元组或列表。简单理解就是将元组或列表进行切块读取，切块后的数据以原有的数据类型表示，具体实现代码如下：

从上述的代码可以发现，元组列表的切换读取与字符串的截取方法是十分相似的，两者实质都是同一个方法，只不过对象的数据类型有所不同而已。上述代码运算结果如图3-3所示。

图3-3 元组列表的切块读取结果

除了通过下标索引来读取元组和列表，此外还能通过元素值来找到相应的下标索引、统计元素值的出现次数、判断元素是否存在元组或列表以及获取元组和列表的总长度。这都是一些日常开发中最为常用的方法，实现方法如下：

代码主要对元组或列表使用index函数、count函数、in运算符和len函数即可实现下标索引查找、元素值的出现次数、元素值的存在判断以及元组和列表长度获取。运行结果如图3-4所示。

图3-4 元组和列表的常用函数输出结果

上述内容主要讲述元组和列表的读取方式以及常用查询方式，下一步是对列表进行修改处理。列表的修改方式有修改元素、添加元素和删除元素。具体的修改方式通过以下代码来加以讲述：

上述代码分别对列表进行修改、新增和删除操作。列表修改只需对某个元素值重新赋值即可；添加元素主要有4种实现方式：append函数、extend函数、insert函数和列表相加；删除元素有三种删除方式：remove函数、pop函数和del函数。运行结果如图3-5所示。

图3-5 列表增删改操作结果

3.4 集合与字典

集合和字典在某个程度上是非常相似的，两者都是以大括号来进行定义，并且元素是无序排列的。唯一区别在于元素格式和数据类型有所不同，集合的元素只支持数字、字符串和元组，这都是Python不可变的数据类型，而字典则支持Python全部的数据类型。我们以代码的形式来描述集合和字典：

对集合与字典的定义进行分析，集合的元素只有数字、字符串和元组，如果集合元素为元组，并且元组里面嵌套列表，程序也会提示错误信息。字典的元素是以key:value的形式表示，key和value可以是任意的数据类型，每个key是唯一的，不能重复，而value则没有限制。

在实际开发中，集合的使用频率相对较小，其主要原因是元素无序排列以及数据类型的限制要求等多方面因素，这些因素不利于集合的读取和操作。而字典是经常使用的数据类型之一，并且与JSON的结构非常相似，本节将会深入讲述字典的使用方法。

字典的使用也就是对字典进行增删改查，这里通过代码的形式说明字典具体的操作方式，代码如下：

上述代码实现了字典的增删改查操作，实现方式与列表的大致相同。在PyCharm中运行代码并查看运行结果，如图3-6所示。

图3-6 字典的增删改查输出结果

如果字典中嵌套了多个字典或列表，可以从字典最外层往内层逐步定位，定位方式是由字典元素的key实现，通过这样的定位我们能够获取目标元素。这里以代码的方式加以说明，代码如下：

除此之外，Python的字典还内置了多种函数与方法，具体说明如下：

3.5 数据类型的转化

数据转换是每种编程语言的一个基本操作，但不同的编程语言有不同的转换规则。在Python中，不同的数据类型都能相互转换，其中最常见的是字符串、列表和字典的相互转换。

3.5.1 字符串和列表的转换

将字符串转换成列表，可以由字符串函数split实现，而列表转换字符串可以使用join函数实现。下面我们通过代码示例进行讲述：

通过上述字符串和列表的相互转换，可以发现字符串是根据字符串里面的空格进行分段截取，使其生成多个子字符串，然后将多个子字符串组合成一个列表；而列表转换字符串是将列表的每个元素以空格进行拼接，使其生成相应的字符串。除此之外，对于一些特殊的字符串或列表可以使用其他方法转换，请看如下示例：

上述代码主要讲述函数eval、str和list的使用，这些函数需要符合一定的转换要求才能使用，在使用这些函数之前，需要清楚转换要求以及转换后的数据格式。上述代码的运行结果如图3-7所示。

图3-7 字符串与列表的转换结果

3.5.2 字符串与字典的转换

讲述了字符串与列表的相互转换后，接下来讲述字符串与字典的相互转换。由于字典是以键值对的形式表示，而字符串是以文本的形式表示，两者的表现形式存在较大的差异，因此在相互转换上会有一定的限制。字符串转换为字典可以通过dict函数实现，而字典转换为字符串可通过values()函数来获取字典的所有值，然后将其转换成字符串，具体示例如下：

当字符串转换为字典时，dict函数需要以key=value的形式作为函数参数，该参数表示字典里的一个键值对；当字典转换为字符串时，由values()函数获取字典的所有值并以列表的形式表示，再将列表转化成字符串，从而实现字典转换为字符串。此外，还可以将特殊字符串转换字典，代码示例如下：

如果字符串的内容与字典的数据格式非常相似，可以使用上述三种方法将字符串转换成字典。三者的输出结果都是相同的，如图3-8所示。

图3-8 字符串转换或字典

3.5.3 列表与字典的转换

本节我们讲述列表与字典的相互转换。列表转换成字典可以使用dict函数实现，但列表的元素必须以一个列表或元组表示，以列表或元组的形式代表字典的键值对；字典转换成列表有三种方式，分别由values()、keys()和items()函数实现。具体代码示例如下：

当列表转换成字典时，列表list_1和list_2将会作为字典的键值对，在dict函数中，列表list_1和list_2作为一个新列表的元素，这样就能实现列表转换成字典；当执行字典转换为列表时，函数values()、keys()和items()会生成一个非列表对象，因此还需要对其使用list函数转换成列表。运行结果如图3-9所示。

图3-9 列表与字典的转换结果

3.6 本章小结

数据类型是任何一门编程语言的组成部分，学习编程语言必须要学习其数据类型。Python的标准数据类型主要有数字、字符串、列表、元组、集合和字典。按照数据存储的内存地址可变性分为不可变数据和可变数据，可变数据有列表、集合和字典；不可变数据有数字、字符串和元组。

数字可以分为几个类型：整型、浮点型、布尔型和复数，具体说明如下：

（1）整型是没有小数点的数值。

（2）浮点型是带有小数点的数值。

（3）布尔型以True和False表示，实质分别为1和0，为区分整型的1和0，而改为True和False。

（4）复数是由一个实数和一个虚数组合构成，可以用x+yj或者complex(x,y)表示。

字符串（String）是由数字、字母、下划线组成的一串字符，可以用单引号、双引号或三引号来表示。常用的字符串操作有截取、替换、查找、分割和拼接。

（1）字符串截取，截取格式为：字符串[开始位置：结束位置：间隔位置]。

（2）字符串替换，替换方法为：字符串.replace('被替换内容', '替换后内容')。

（3）字符串查找元素，查找方法为：字符串.find('要查找的内容' [, 开始位置,结束位置])。

（4）字符串分割，分割方法为：字符串.split('分割符',分割次数)。

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

元组是使用小括号来定义，而列表是使用中括号来定义。元组列表里面的元素可以是任意的数据类型，每个元素之间使用英文逗号隔开；如果元组和列表中没有元素，说明这是一个空的元组或列表。

元组或列表的元素的数据类型可以是整型、字符串、布尔型、浮点型、元组和列表。如果元素是一个元组或列表，那么这是一种嵌套模式，这种模式在日常的开发中是很常见的。

集合和字典在某个程度上是非常相似的，两者都是以大括号来进行定义，并且元素是无序排列的。唯一区别在于元素格式和数据类型有所不同，集合的元素只支持数字、字符串和元组，这都是Python里面不可变的数据类型，而字典是支持Python全部的数据类型。

数据类型的相互转换主要讲述了字符串与列表、字符串与字典、列表与字典的相互转换，不同的数据类型有不同的转换规则，转换规则是多变的，可以根据实际情况选择合适的转换方法。