[Python 基础课程]变量

什么是变量

简单来说，变量是用来存储数据的容器。你可以把变量想象成一个贴着标签的盒子，你可以在这个盒子里放入各种各样的东西，比如数字、文字等等。通过盒子上的标签（也就是变量名），你可以随时找到并使用盒子里面的东西。

在 Python 中，当我们第一次给一个变量赋值时，Python 会在计算机的内存中开辟一块空间来存储这个值，并将这个变量名“指向”这块内存空间。

与一些编程语言不同，Python 没有声明变量的命令，首次为其赋值时，才会创建变量。

在 Python 中，创建变量非常简单，你只需要使用赋值运算符 =。它的基本语法是：

变量名 = 值

比如：

age = 30
name = "小明"
height = 1.75
is_student = False

变量名一般要根据语境选择合适的变量名，且要遵循以下的规范：

• 清晰描述: 用有意义的英文单词，准确表达变量用途
• snake_case: 小写字母，单词间用下划线分隔 (Python 推荐)
• 长度适中: 不要过短或过长
• 避开关键字: 不能使用 Python 预留的单词
• 避免混淆: 区分相似字符
• 布尔清晰: is_, has_, should_ 开头
• 保持一致: 项目内风格统一

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Python 是 强类型（strongly typed） 但 动态类型（dynamically typed） 的语言

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强类型是指语言会严格检查类型，不允许隐式的、可能不安全的类型转换：

# 报错！不能直接拼接字符串和整数（TypeError）
"hello" + 42

和强类型对应的是弱类型，最典型的是 JavaScript：

// 合法！结果为 "hello42"（数字被隐式转为字符串）
"hello" + 42

JavaScript 的弱类型也是 JavaScript 饱受诟病的原因之一，这也是 typescript （在 js 的基础上增加了类型）影响力增强的原因。

动态类型是指变量类型在运行时确定，且可以随时改变：

# x 是整数
x = 42
# x 变成字符串（合法）
x = "hello"

静态类型最典型的语言是 Java：

int x = 42;
// 编译报错！
x = "hello";

上面的例子中，变量是有类型的，Python 自动根据你赋的值的类型，为变量指定了类型，你也可以更显示的指定变量的类型：

from typing import List, Dict, Tuple, Set

age: int = 30
name: str = "Bob"

numbers: List[int] = [1, 2, 3]
person: Dict[str, int] = {"age": 30}
point: Tuple[int, int] = (10, 20)
unique_ids: Set[str] = {"a1", "b2", "c3"}

如果想知道 Python 的变量的类型，可以使用 type 函数：

x = 42
# 输出: 
print(type(x))

Python 还支持同时为多个变量赋值：

a, b, c = 1, 2, 3
# 1 2 3
print(a, b, c, sep=" ")

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猜猜看这行代码是啥作用：x = y = z = “zzzz+++”

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变量的类型

类型名称	描述	示例	是否可变 (Mutable)	是否有序 (Ordered)	是否允许重复元素
整型 (int)	整数（正、负或零），没有小数部分	age: int = 30	不可变（改变指针的指向）	不适用	适用
浮点型 (float)	带有小数部分的数字	price: float = 19.99	不可变	不适用	适用
列表 (list)	有序、可变的元素集合，元素可以是不同类型	names: list[str] = ["Alice", "Bob", "Charlie"]	可变	有序	允许
元组 (tuple)	有序、不可变的元素集合，一旦创建就不能修改	mixed_data: tuple[str, int, float] = ("hello", 5, 3.14)	不可变	有序	允许
字符串 (str)	由字符组成的不可变序列，用于表示文本数据	name: str = "Alice" address: str = 'address'	不可变	有序	允许
集合 (set)	无序、不包含重复元素的集合，可进行添加和删除操作	unique_numbers: set[int] = {1, 2, 3, 4, 5}	可变	无序	不允许
字典 (dict)	无序的键值对集合，每个键是唯一的，用于访问对应的值	student_info: dict[str, any] = {"name": "Bob", "age": 22}	可变	在 Python 3.7+ 版本中有序 (插入顺序)	键不允许重复，值可以重复
布尔值 (bool)	只有两个值：True 和 False，通常用于逻辑判断	is_active: bool = True has_permission: bool = False	不可变	不适用	适用
可空类型	可以是 None，也可以是其他指定的类型，它是比较常用的类型别名	from typing import Optional name: Optional[str] = "Alice" name = None	可变	不适用
NoneType	只有一个特殊的值 None	empty_value: None = None	不可变	不适用	适用
自定义类型	类，接口	my_dog: Dog = Dog("Buddy", "Golden Retriever")	可变	不适用

好了，知道了如何定义变量，以及变量都有哪些类型，请你定义以下的几个变量：

1. 小明的年龄（28 岁）
2. 小明的名字
3. 小明的身高 173cm
4. 小明喜欢的编程语言：Python、Java、Go、Rust
5. 小明是否喜欢吃鱼

常量

常量是在程序运行的整个周期中都不改变的，Python 中没有特定的常量类型，但是人们通常使用全大写的变量来表示常量。

MAX_VALUE = 10000

数据类型转换

你可能会好奇，为什么我们需要进行数据类型转换呢？原因有很多，以下是一些常见的场景：

• 不同类型的数据不能直接进行某些操作： 例如，你不能直接将一个字符串和一个整数相加。你需要先将它们转换为相同的类型才能进行计算。
• 从外部来源获取的数据通常是字符串： 比如，从用户输入、文件读取或网络请求获取的数据，往往是以字符串的形式呈现，但在程序中你可能需要将它们转换为数字或其他类型进行处理。
• 为了满足特定函数或方法的要求： 某些函数或方法可能只接受特定类型的数据作为参数。

Python 数据类型转换可以分为两种：

• 隐式类型转换 - 自动完成
• 显式类型转换 - 需要使用类型函数来转换

隐式类型转换

在隐式类型转换中，Python 会自动将小范围的数据类型转换为另一种大范围的数据类型（避免数据丢失），不需要我们去干预。

num_0 = 1
num_1 = 1.1

num_2 = num_0 + num_1

print("num_0 数据类型为:",type(num_0))
print("num_1 数据类型为:",type(num_1))

print("num_2 值为:",num_2)
print("num_2 数据类型为:",type(num_2))

隐式类型转换在某些情况下是不能转的，比如：

num_int = 1
num_str = "123"

print("num_int 数据类型为:",type(num_int))
print("num_str 数据类型为:",type(num_str))

print(num_int+num_str)

在这种情况下，Python 不会进行隐式转换，上面的代码会报错：

对于字符串和数字相加的场景，我们需要使用显式类型转换，将字符串转为数字后再相加。

显式类型转换

Python 中提供了以下的内置函数用于执行数据类型之间的转换。这些函数输入要转换的值，返回一个新的类型的值：

函数	描述	示例	转换结果
int(x)	将 x转换为一个整数。如果 x是浮点数，则会截断小数部分。如果 x是字符串，则需要是表示整数的有效形式	int(3.14) int("123") int("-5")	3 123 -5
float(x)	将 x转换为一个浮点数。如果 x是整数，则会添加 .0。如果 x是字符串，则需要是表示浮点数的有效形式	float(5) float("3.14159") float("-2.7")	5.0 3.14159 -2.7
str(x)	将 x转换为一个字符串。可以转换任何数据类型	str(123) str(3.14) str(True)	"123" "3.14" "True"
list(s)	将序列 s转换为一个列表。如果 s是字符串，则会转换为包含每个字符的列表	list("hello") list((1, 2, 3))	['h', 'e', 'l', 'l', 'o'] [1, 2, 3]
tuple(s)	将序列 s转换为一个元组。如果 s是字符串，则会转换为包含每个字符的元组	tuple([4, 5, 6]) tuple("world")	(4, 5, 6) ('w', 'o', 'r', 'l', 'd')
set(s)	将序列 s转换为一个集合。集合中的元素是唯一的，并且是无序的。如果 s是字符串，则会转换为包含每个字符的集合	set([1, 2, 2, 3]) set("banana")	{1, 2, 3} {'b', 'a', 'n'}
dict(iterable)	将一个可迭代对象转换为字典。可迭代对象的元素必须是键值对（例如，包含两个元素的元组或列表）	dict([('a', 1), ('b', 2)]) dict(zip(['one', 'two'], [1,2]))	{'a': 1, 'b': 2} {'one': 1, 'two': 2}
bool(x)	将 x转换为一个布尔值。以下值会被转换为 False ：None，数字 0，空序列（"", [], ()），空字典 {}，空集合 set()。其他值通常转换为 True	bool(0) bool(1) bool("hello") bool([])	False True True False
bytes(iterable)	返回一个新的“bytes”对象，它是一个不可变的字节序列。如果 iterable是一个整数，则创建一个指定大小的以零填充的 bytes 对象	bytes([65, 66, 67]) bytes(5)	b'ABC' b'\x00\x00\x00\x00\x00'
bytearray(iterabe)	返回一个新的“bytearray”对象，它是字节的可变序列	bytearray([65, 66, 67]) bytearray(5)	bytearray(b'ABC') bytearray(b'\x00\x00\x00\x00\x00')

下面是一个强制转换的例子：

# 将浮点数强制转换为整数
float_num = 3.14
int_num = int(float_num)
# 输出: 3
print(int_num)

:::warning
强制类型转换可能会导致数据丢失或引发 ValueError 异常，例如尝试将无法转换为整数的字符串传递给 int() 函数

在进行类型转换时，请确保你了解数据的原始类型和目标类型，以避免意外的结果

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