第2章变量和数据类型

2.1 问题：Python是如何定义变量？

Python最核心理念是：简单好用,少用一个单词就少一份风险！这一理念在Python中处处都有体现。
（1）Java定义变量

int  age=10;
float salary=3.13;
String name="Python";

int age=10;

float salary=3.13;

String name="Python";

（2）Python定义变量

age=10
salary=3.13
name="Python"

age=10

salary=3.13

name="Python"

Python无需指明变量类型，也无需用分号结束。
以上是Python理念在定义变量上的一个体现，后续还将介绍Python在逻辑结构方面的独特语法。

2.2 变量

变量是Python最重要的概念之一，变量可以保存任何数，也可修改它的值。

2.2.1 给变量赋值

Python中的变量不需要声明其类型，直接使用=(等号)即可，等号是赋值运算符，例如：

#给变量a赋值
a=10
#打印变量a的值
print(a)  #结果为10
#给变量b赋值
b="python"
#修改变量a的值
a=10.2
#对变量a乘以一个数
a*100
#打印变量a，b的值
print(a)   #结果为10.2
print(b)   #结果为python

#给变量a赋值

a=10

#打印变量a的值

print(a) #结果为10

#给变量b赋值

b="python"

#修改变量a的值

a=10.2

#对变量a乘以一个数

a*100

#打印变量a，b的值

print(a) #结果为10.2

print(b) #结果为python

2.2.2变量的命名规则

变量名必须遵循以下几条规则：
（1）变量名只能包含字母、数字和下划线（_），不能使用空格，不能以数字开头。
（2）变量名区分大小写，a和A是两个变量。
（3）不能以Python的关键字（如if、while、for、and等）、内置函数（如abs、int、len等）做变量名，如果用这些做变量名将导致错误。
表2-1 合法和非法的变量名

if=10 #将报错SyntaxError: invalid syntax

2.2.3多重赋值

一般一次给一个变量赋值，Python也可一次给多个变量赋值。

x,y,z=10,"python_numpy",100.0
#打印这3个变量
print(x,y,z)  #打印结果 10 python_numpy 100.0

#一次显示多个值，其结果是以元组的形式显示
x,y,z  #结果为(10, 'python_numpy', 100.0)

x,y,z=10,"python_numpy",100.0

#打印这3个变量

print(x,y,z) #打印结果 10 python_numpy 100.0

#一次显示多个值，其结果是以元组的形式显示

x,y,z #结果为(10, 'python_numpy', 100.0)

2.3 字符串

字符串是一系列字符，字符包括字母、数字、标点符号及其他可打印或不可打印的字符。

2.3.1 字符串的多种表示

可以使用三种方式来表示字符串，单引号、双引号、三引号（切记，这些引号都是指英文格式的，如果用中文格式将报错！），单引号与双引号作用相似。不过，有些情况用单引号就不合适，有些用双引号不好表示或表示比较麻烦的，用三引号却迎刃而解。
（1）单引号
如'ok!','I like Python','house'
如果字符串中有'，如let's go等，如果把这句话用单引号表示，'let's go',将报错。这时就需要使用双引号表示。
（2）双引号
let's go用双引号表示就没问题，"let's go"。当然，一般用单引号表示，也可用双引号表示，如"ok!","house"等。
如果我们希望表示windows下的路径，该如何表示呢？比如表示路径：C:\Users\lenovo\logs，我们首先想到的可能" C:\Users\lenovo\logs"，这个表示是否正确？
我们运行以下语句

path="C:\Users\wumg\jupyter-ipynb\logs"

1	path="C:\Users\wumg\jupyter-ipynb\logs"

结果报错一个SyntaxError错误。错误的原因就是这个字符串中含有一个特殊字符“\”
遇到一些特殊字符（如\,'），Python与C、Java一样，可以在这些特殊字符前加反斜杠($$即可，紧跟\后面的这个字符就成了一般字符。把字符串" C:\Users\lenovo\logs"改为：
" C:\\Users\\wumg\\jupyter-ipynb\\logs "后，第2个\就变成一般字符了。

path="C:\\Users\\wumg\\jupyter-ipynb\\logs"
print(path)  #打印结果为C:\Users\lenovo\logs

1 2	path="C:\\Users\\wumg\\jupyter-ipynb\\logs" print(path) #打印结果为C:\Users\lenovo\logs

【说明】或改成如下形式也可，效果一样。

path=r"C:\Users\wumg\jupyter-ipynb\logs"
print(path)

1 2	path=r"C:\Users\wumg\jupyter-ipynb\logs" print(path)

（3）三引号
三引号（''' a ''',或"""a"""）除了具有一般双引号、单引号功能外，还有一些特殊用法，
如表示多行

lines='''I like Python,
         I also like Pytorch! '''

1 2	lines='''I like Python, I also like Pytorch! '''

此外，还经常用在对一些函数、类的功能注释，及函数或类等帮助信息上。Python的每个对象都有一个属性__doc__,这个属性的内容就用于描述该对象的作用，这些描述都放在三引号内。如：

#定义一个函数
def fun01():
    '''这是一个测试三引号的函数'''
    a="Python是人工智能的首先语言！"
    print(a)  
    
#查看对象fun01的__doc__属性，或功能说明
print(fun01.__doc__)  #打印结果为:这是一个测试三引号的函数

#定义一个函数

def fun01():

'''这是一个测试三引号的函数'''

a="Python是人工智能的首先语言！"

print(a)

#查看对象fun01的__doc__属性，或功能说明

print(fun01.__doc__) #打印结果为:这是一个测试三引号的函数

【练习】
打印let's go 这句话。

2.3.2 字符串的长度

统计一个字符串的长度或元素个数，是经常遇到的问题，如何计算字符串的长度？很简单，只要用Python的内置函数len即可(可以使用命令dir(__builtins__)来查看Python的内置函数清单)。如：

a="I line Python"
print(len(a))  #结果为13 ，其中有两个空格
b="Python是人工智能的首先语言！"
print(len(b))  #结果为17，表示元素个数，一个汉字或一个字符都是元素之一
print(len("")) #结果为0，表示空字符

a="I line Python"

print(len(a)) #结果为13 ，其中有两个空格

b="Python是人工智能的首先语言！"

print(len(b)) #结果为17，表示元素个数，一个汉字或一个字符都是元素之一

print(len("")) #结果为0，表示空字符

2.3.3 拼接字符串

可以使用加号（+）来拼接或合并字符串，比如：

#拼接两个字符串，中间用空格隔开
"hellow"+" "+"world!" #结果为 'hellow world!'
#对同一字符拼接多次
3*"ok"  #结果为：'okokok'
#拼接后的字符串作为另一个字符串
len('Python'+"3.7") #结果为9

#拼接两个字符串，中间用空格隔开

"hellow"+" "+"world!" #结果为 'hellow world!'

#对同一字符拼接多次

3*"ok" #结果为：'okokok'

#拼接后的字符串作为另一个字符串

len('Python'+"3.7") #结果为9

【注意】如果把"3.7"改为：3.7，情况将如何？

2.3.4 字符串常用方法

对字符串有一些常用方法，如删除空白、转变字符串大小写等，比如：
（1）删除空格
删除字符串中，首尾多余空格，可以使用rstrip()、lstrip()、strip()等函数。

str1="  I like Python  "
#删除末尾空格
str1.rstrip()  #结果为：'  I like Python'
#删除开头空格
str1.lstrip()  #结果为：'I like Python  '
#删除首尾空格
str1.strip()  #结果为：'I like Python'

str1=" I like Python "

#删除末尾空格

str1.rstrip() #结果为：' I like Python'

#删除开头空格

str1.lstrip() #结果为：'I like Python '

#删除首尾空格

str1.strip() #结果为：'I like Python'

（2）修改大小写
修改字符串中字母的大小写，可以使用lower()、upper()等。

#把删除首尾空格后的字符串赋给另一个变量
str2=str1.strip()
#把字符串改为小写
print(str2.lower())  #结果：'i like python'
#把字符串改为大写
print(str2.upper())  #结果：'I LIKE PYTHON'
#每个单词的首字母，变为大写
print(str2.title()) #结果：'I Like Python'

#把删除首尾空格后的字符串赋给另一个变量

str2=str1.strip()

#把字符串改为小写

print(str2.lower()) #结果：'i like python'

#把字符串改为大写

print(str2.upper()) #结果：'I LIKE PYTHON'

#每个单词的首字母，变为大写

print(str2.title()) #结果：'I Like Python'

（3）分割单词
可以把字符串按指定字符分割，缺省是按空格分割。

#以空格分割字符串
str2.split()  #运行结果：['I', 'like', 'Python']
#以竖线分割字符串
str3="python|java|keras|pytorch|tensorflow"
str3.split('|') #运行结果：['python', 'java', 'keras', 'pytorch', 'tensorflow']

#以空格分割字符串

str2.split() #运行结果：['I', 'like', 'Python']

#以竖线分割字符串

str3="python|java|keras|pytorch|tensorflow"

str3.split('|') #运行结果：['python', 'java', 'keras', 'pytorch', 'tensorflow']

【练习】
统计这句话的单词数：str1="NumPy is the fundamental package for scientific computing with Python. NumPy can also be used as an efficient multi-dimensional container of generic data"

2.3.5 输出到屏幕

Python3使用print()函数把数据打印在屏幕上，打印内容必须放在括号（）内。如果是Python2版本的，打印内容无需放在括号内。print可以打印任何数据，且打印还可以按指定格式打印。print有两种格式化输出：一种是str%,另一种是str.format
（1）print函数的格式

print(value, ..., sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

1	print(value, ..., sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

其中
 value: 打印的值，可多个
 file: 输出流，默认是 sys.stdout
 sep: 多个值之间的分隔符
 end: 结束符，默认是换行符 \n
 flush: 是否强制刷新到输出流，默认否
（2）打印字符串

#打印字符串
print("Python")
print("Pytorch")

#打印字符串

print("Python")

print("Pytorch")

Python
Pytorch
（3）不换行打印
默认情况下，print打印完内容后添加一个换行符：\n,即打印后光标移动下一行。要是内容打印在同一行，可以加上参数end=','，说明把结束符改为逗号。例如：

#在同一行打印字符串
print("Python",end=',')
print("Pytorch")

#在同一行打印字符串

print("Python",end=',')

print("Pytorch")

打印结果
Python,Pytorch
（4）格式打印，传统方法print(str%())

a=7.8420
b=6.7890
print("今年国庆出游人数:%.2f 亿,去年国庆出游人数:%.0f"%(a,b))

a=7.8420

b=6.7890

print("今年国庆出游人数:%.2f 亿,去年国庆出游人数:%.0f"%(a,b))

运行结果
今年国庆出游人数:7.84 亿,去年国庆出游人数:7
（5）format格式，print(str.format())

print("今年国庆出游人数:{:.2f},去年国庆出游人数:{:.0f}".format(a,b))

1	print("今年国庆出游人数:{:.2f},去年国庆出游人数:{:.0f}".format(a,b))

带编号

print("去年国庆出游人数:{1},今年国庆出游人数:{0}".format(a,b))

1	print("去年国庆出游人数:{1},今年国庆出游人数:{0}".format(a,b))

带编号及格式

print("去年国庆出游人数:{1:.2f},今年国庆出游人数:{0:.0f}".format(a,b))

1	print("去年国庆出游人数:{1:.2f},今年国庆出游人数:{0:.0f}".format(a,b))

2.4 数字与运算符

Python3的数字类型包括整型、浮点型、布尔型等，声明变量时无需说明数字类型。由Python内置的基本数据类型管理变量，在程序的后台负责数值与类型的关联，以及类型的转换等操作。
运算符是对数字的操作，包括算术运算符、关系运算符和逻辑运算符等，以下是具体运算符及实例。

2.4.1 算术运算符

表2-2 算术运算符

2.4.2 关系运算符

表2-3 关系运算符，（假设a=2，b=3）

2.4.3 逻辑运算符

表2-4 逻辑算法符

2.4.4 赋值运算符

表2-5 赋值运算符

2.5数据类型转换

转换数据类型是经常遇到的问题，如"python"+3将报错。因3是整数，不是字符串，故不能相加。若要相加，需要先把3转换为字符型。实现类型转换，Python提供了很多内置函数，接下来我们将介绍这些内置函数。

2.5.1 将整数和浮点数转换为字符串

函数str(x)将数x转换为字符串，例如：

"Python "+str(3)         #结果：'Python 3'
"TensorFlow "+str(2.1)   #结果：'TensorFlow 2.1'

1 2	"Python "+str(3) #结果：'Python 3' "TensorFlow "+str(2.1) #结果：'TensorFlow 2.1'

2.5.2 把整数转换为浮点数

把整数转换为浮点数，可以使用float(x)函数，例如：

#显式转换
float(10)  #结果： 10.0
#隐式转换，Python自动先将10转换为10.0，然后再与0.1相加
10+0.1    #结果：10.1

#显式转换

float(10) #结果： 10.0

#隐式转换，Python自动先将10转换为10.0，然后再与0.1相加

10+0.1 #结果：10.1

2.5.3 把浮点数转换为整数

把浮点数转换为整数，情况比较复杂，涉及如何对待小数部分。如果只是简单的想去掉小数部分，可以使用int(x)函数即可；如果需要考虑向下取整或向上取整，就需要使用round(x)。另外Python的math模块也提供了很多函数，如math.ceil(x)、math.trunc(x)等，以下通过实例来说明。
（1）直接删除小数部分，可以int(x)函数。

int(4.52)   #结果：4
int(-10.89) #结果：-10

1 2	int(4.52) #结果：4 int(-10.89) #结果：-10

（2）使用round(x),一般采用四舍五入的规则，但如果x小数部分为.5时，将取x最接近的偶数。

#使用四舍五入规则
round(7.7)  #结果：8
round(7.4)  #结果：7
#round（x）中x为.5时，取x最接近的偶数
round(6.5)  #结果：6
round(-9.5) #结果：-10

#使用四舍五入规则

round(7.7) #结果：8

round(7.4) #结果：7

#round（x）中x为.5时，取x最接近的偶数

round(6.5) #结果：6

round(-9.5) #结果：-10

2.5.4 把字符串转换为数字

把字符串转换为数字比较简单，使用内置函数int(x)或float(x)即可，例如：

int('3')  #结果：3
float("10.35") #结果：10.35
float("-9.8")  #结果：-9.8

int('3') #结果：3

float("10.35") #结果：10.35

float("-9.8") #结果：-9.8

2.5.5 使用input函数

input()函数用于接收用户的输入，它的返回值是字符串，其格式为：

input('提示符')

1	input('提示符')

input()函数使用实例
（1）输入一个字符串

#输入一个字符串，显示该字符串的长度
a=input("输入一个字符串:")
#打印该字符串的长度
print(len(a))
#运行结果如下#############
输入一个字符串:python
6

#输入一个字符串，显示该字符串的长度

a=input("输入一个字符串:")

#打印该字符串的长度

print(len(a))

#运行结果如下#############

输入一个字符串:python

【练习】输入两个整数，打印它们的和。

2.6 注释

注释用于说明代码的功能、使用的算法、注意事项等等。代码越复杂，注释就越重要，否则，将给后续代码维护、分享带来极大不便。
注释很简单，只要在需要说明的语句前加上#号即可。Python编译器，遇到带#号的行将忽略。
注释的文字，可以是英文或中文等，注释尽量做到言简意赅。以下为一段代码的注释。

################################
#创建时间：2019年8月15日
#修改时间：2019年9月10日
#修改人：张云飞
#代码主要功能：******
#################################
‘’’
#初始化参数
lr=0.001           #学习率参数
batch_size=64      #批量大小
n=100              #迭代次数

################################

#创建时间：2019年8月15日

#修改时间：2019年9月10日

#修改人：张云飞

#代码主要功能：******

#################################

‘’’

#初始化参数

lr=0.001 #学习率参数

batch_size=64 #批量大小

n=100 #迭代次数

2.7 练习

（1）用input函数输入任意两个数字，打印它们的平方和。
（2）把（1）写成一个脚本，然后，在命令行或Jupyer notebook上执行这个脚本。