2.1 數字型別

2.1.1 整數型別

Python 中的整數型別與數學中的整數概念相對應，整數型別沒有大小的限制，

在 Python 中整數可以使用四種進制表示，不做任何標識即為十進制資料，如：1010，-345，如果以 0B 或 0b 開頭表示二進制資料：如 0B101110，-0b11100，八進制資料以 0O 或 0o 開頭，如 0O345，-0o233，十六進制資料以 0X 或 0x 開頭，如 0X56E，0Xbc2，不同進制的整數之間可以直接運算，

2.1.2 浮點數型別

浮點數型別與數學中的實數概念一致，它是指帶有小數點的數字，小數部分可以是 0，與整數型別不同，浮點數型別在 Python 中有大小及精度限制，但對于高精度科學計算以外的絕大部分運算來說，浮點數型別的數值范圍和小數精度都足夠 “可靠”，

浮點數有 2 種表示方法：十進制形式的一般表示和科學計數法表示，除十進制外，浮點數沒有其他進制表示形式，科學計數法使用字母 e 或者 E 作為冪的符號，以 10 為基數，含義如下：<a>e<b> = a×10^b，如 1.01e3 值為 1010.0，1.01E-3 值為 0.00101，

浮點數在計算機內部編碼是存在誤差的，對很多浮點數來說計算機只能使用二進制編碼無限趨近于該資料，因此在進行浮點數計算時可能會存在 “不確定尾數” 問題，

>>> 0.1 + 0.2
0.30000000000000004
>>> 0.1 + 0.2 == 0.3
False

如果想解決這個問題，可以使用 round(x, d) 函式，它可以實作對小數進行四舍五入，引數 x 是被執行四舍五入的小數，引數 d 用來確定保留的小數位數，

>>> round(0.1 + 0.2, 1) == 0.3
True

不確定尾數問題通常發生在 10^-16 的位置，也就是在一個十進制數的小數點后 16 位通常才會出現此問題，在進行浮點數的運算和比較時，round() 函式有時將十分有用，

2.1.3 復數型別

復數型別對應于數學中的復數，在眾多編程語言中，Python 對其提供了很好的支持，

Python 語言中，復數可以看作是二元有序實數對 (a, b)，表示為：a+bj，其中，a 是實部，b 是虛部，虛數部分通過后綴 j 或者 J 來表示，需要注意，當 b 為 1 時，1 不能省略，因為 1j 表示復數，而 j 則表示 Python 程式中的一個變數，

下面是在 Python 中表示復數的一些例子：

>>> 34+2.5j
(34+2.5j)
>>> 2e-5+3.2j
(2e-05+3.2j)

如果想獲取一個復數 z 的實部和虛部，可以使用 z.real 和 z.imag，Python 將以浮點數的形式回傳復數的實部或虛部，

>>> (1.23e4+5.67e4j).real
12300.0
>>> (1.23e4+5.67e4j).imag
56700.0
>>> 1.23e4 + 5.67e4j.imag
69000.0

2.1.4 在數中使用下劃線

書寫很大的數時，可以使用下劃線將其中的數字分組，使其更清晰易讀：

>>> unverse_age = 140_0000_0000
14000000000

當列印使用下劃線定義的數時，Python 不會列印其中的下劃線，此外，將數字分組時，不管是將幾位分成一組，都不會影響最終的值，在 Python 看來，1000 和 1_000、10_00 沒什么不同，這種表示方法適用于整數和浮點數，但只有 Python 3.6 和更高的版本支持，

2.2 數字型別的運算

2.2.1 數值運算運算子

Python 中的運算運算子有：+、-、*、/、//、%、**，

+、-、*、/ 分別用來進行加、減、乘、除運算，其中 +、- 也可以用來表示正負號，除法運算的結果總是以浮點數形式給出，即便這兩個數都是整數且能整除，例如 10 / 2 的結果是 5.0，而不是 5，

// 用來進行整數除運算，該運算將給出除法運算結果的整數部分，但不會進行四舍五入，而是直接給出整數部分，

% 用于取余運算，如 10 % 3 的結果是 1，2 % 5 的結果是 2，

** 用于冪運算，如 3 ** 2 的結果是 9，3 ** 0.5 則相當于是在計算根號 3，

以上的二元運算子還有與之對應的增強型賦值運算子，包括：+=、-=、*=、/=、//=、%=、**=，

在 Python 中允許不同型別的資料同時運算，運算程序會自動進行型別擴展，具體的擴展原則是：整數和浮點數混合運算，運算結果是浮點數；整數之間運算，產生結果型別與運算子相關，/ 運算的結果一定是浮點數；整數或浮點數與復數運算，運算結果是復數，

>>> 1010 / 10
101.0
>>> 1010.0 // 3
336.0
>>> 1010.0 % 3
2.0
>>> 10 - 1 + 1j
(9+2j)

2.2.2 數值運算函式

除了使用運算子，還可以使用數值運算函式來完成指定計算，

abs(x)：回傳 x 的絕對值，如果 x 是復數，則回傳復數的模，
divmod(x, y)：同時獲得商和余數，并以元組的形式回傳運算結果，
pow(x, y[, z])：先計算 x 的 y 次冪然后模以 z，并回傳最終的運算結果，如果沒有引數 z 的話便只進行冪運算，和 ** 運算子的效果一樣，
round(x[, d])：按四舍五入規則保留指定的小數位數，如果不加入引數 d 的話便只保留整數位，
max(x1, x2, … xn)：回傳數字序列中的最大值，
min(x1, x2, … xn)：回傳數字序列中的最小值，

2.3 字串的格式化

2.3.1 format() 方法的基本使用

format() 方法用于解決字串和變數同時輸出時的格式安排問題，其基本使用格式是：

<模板字串>.format(<逗號分隔的引數>)

其中，模板字串是一個由字串和槽組成的字串，用來控制字串和變數的顯示效果，槽用大括號 {} 表示，對應 format() 方法中逗號分隔的引數，

>>> "{} 曰：學而時習之，不亦說乎，".format("孔子")
'孔子曰：學而時習之，不亦說乎，'

如果模板字串有多個槽，且槽內沒有指定序號，則按照槽出現的順序分別對應 format() 方法中的不同引數，

>>> "{} 曰：學而時習之，不亦 {}，".format("孔子", "說乎")
'孔子曰：學而時習之，不亦說乎，'

也可以通過 format() 引數的順序在模板字串槽中指定序號，序號從 0 開始編號，

>>> "{1} 曰：學而時習之，不亦 {0}，".format("說乎", "孔子")
'孔子曰：學而時習之，不亦說乎，'

如果需要列印花括號 {} 本身，則應該使用雙重花括號 {{}}進行轉義，這樣解釋器才不會將其和作為槽位使用的花括號混淆，

>>> "{1} 曰：{{學而時習之，不亦 {0}}}，".format("說乎", "孔子")
'孔子曰：{學而時習之，不亦說乎}，'

2.3.2 format() 方法的格式控制

format() 方法中模板字串的槽除了包括引數序號，還可以包括格式控制資訊：{<引數序號>:<格式控制標記>}，

其中，冒號為引導符號，<格式控制標記> 用來控制引數顯示時的格式，<格式控制標記> 包括：<填充><對齊><寬度>,<.精度><型別> 6 個欄位，這些欄位都是可選的，可以組合使用，

<填充>、<對齊>和 <寬度> 主要用于對顯示格式的規范，<填充> 指明了用于填充的單個字符，默認以空格字符填充，對齊欄位分別使用 <、> 和 ^ 三個符號表示左對齊、右對齊和居中對齊，如果不指定對齊方式的話，數字將采用右對齊，字串則采用左對齊，寬度指當前槽設定的輸出字符寬度，如果該槽引數的實際值比寬度設定值大，則使用引數實際長度，如果該值的實際位數小于指定寬度，則按照指定的對奇方式在寬度內對齊，

>>> s = "天道酬勤"
>>> "{:25}".format(s)
'天道酬勤                     '
>>> "{:^25}".format(s)
'          天道酬勤           '
>>> "{:>25}".format(s)
'                     天道酬勤'
>>> "{:*^25}".format(s)
'**********天道酬勤***********'
>>> "{:+^25}".format(s)
'++++++++++天道酬勤+++++++++++'
>>> "{:^1}".format(s)
'天道酬勤'

剩下的三個欄位 ,<.精度><型別> 用于對數值本身的規范，逗號 , 為數字的千位分隔符，適用于整數和浮點數，<.精度> 由小數點 . 開頭，對于浮點數，精度表示小數部分輸出的有效位數，對于字串，精度表示輸出的最大長度，小數點可以理解為對數值的有效截斷，

>>> "{:,}".format(1234567)
1,234,567
>>> "{:.2f}".format(12345.67890)
'12345.68'
>>> "{:>25.3f}".format(12345.67890)
'                12345.679'
>>> "{:.5}".format("逝者如斯夫，而未嘗往矣，")
'逝者如斯夫'

<型別> 表示輸出整數和浮點數型別的格式規則，對于整數型別，輸出格式包括 6 種：b 表示輸出整數的二進制方式；c 表示輸出整數對應的 Unicode 字符；d 表示輸出整數的十進制方式；o 表示輸出整數的八進制方式；x 表示輸出整數的小寫十六進制方式；X 表示輸出整數的大寫十六進制方式，

>>> "{0:b},{0:c},{0:d},{0:o},{0:x},{0:X}".format(425)
'110101001,?,425,651,1a9,1A9'

對于浮點數型別，輸出格式包括 4 種：e 表示輸出浮點數對應的小寫字母 e 的指數形式；E 表示輸出浮點數對應的大寫字母 E 的指數形式；f 表示輸出浮點數的標準浮點形式；% 表示輸出浮點數的百分形式，

>>> "{0:e},{0:E},{0:f},{0:%}".format(3.14)
'3.140000e+00,3.140000E+00,3.140000,314.000000%'
>>> "{0:.2e},{0:.2E},{0:.2f},{0:.2%}".format(3.14)
'3.14e+00,3.14E+00,3.14,314.00%'

2.3.3 f 字串

Python 3.6 引入了 f 字串，可以使用 f 或 F 替換 format() 函式，與 format() 方法相比，f 字串的語法更加簡潔明了，示例如下：

first_name = 'ada'
last_name = 'lovelace'
full_name = f'{first_name} {last_name}'
print(f'Hello, {full_name.title()}!')
------------------------------------------------------------------------
Hello, Ada Lovelace!

2.3.4 字串運算子

針對字串，Python 提供了三個字串運算子，分別是：+、*、in，

x + y 用于連接 x、y 兩個字串；x * n 或 n * x 將會復制 n 次字串 x；x in s 將會判斷 x 是否是 s 的字串，并回傳對應的布林值，

2.3.5 字串處理函式

除了使用運算子來處理字串，Python 也提供了一些字串處理函式，

len(x)：回傳字串 x 的長度，也可回傳其他組合資料型別的元素個數，
str(x)：回傳任意型別 x 所對應的字串形式，
chr(x)：回傳 Unicode 編碼 x 對應的單字符，
ord(x)：回傳單字符 x 對應的 Unicode 編碼，
bin(x)：回傳整數 x 對應的以“0b”為前綴的二進制字串，
oct(x)：回傳整數 x 對應的以“0o”為前綴的八進制字串，
hex(x)：回傳整數 x 對應的以“0x”為前綴的十六進制字串，

2.3.6 字串處理方法

方法也是一個函式，但呼叫方式不同，函式采用 func(x) 方式呼叫，而方法則采用 <a>.func(x) 形式呼叫，方法僅作用于前導物件 <a>，Python 提供了以下字串處理方法，

str.lower()：回傳字串 str 的副本，全部字符小寫，
str.upper()：回傳字串 str 的副本，全部字符大寫，
str.title()：回傳字串 str 的副本，每個單詞的首字母大寫，

str.split(sep)：回傳一個由字串內單詞組成的串列，使用 sep 作為分隔字串，省略 sep 時以空格分隔，
>>> "Python is an excellent language.".split()
['Python', 'is', 'an', 'excellent', 'language.']
>>> "Python is an excellent language.".split('a')
['Python is', 'n excellent l', 'ngu', 'ge.']
>>> "Python is an excellent language.".split('an')
['Python is ', ' excellent l', 'guage.']

str.count(sub)：回傳 sub 子串出現的次數，
>>> "Python is an excellent language.".count('a')
3

str.replace(old, new)：回傳字串 str 的副本，所有 old 子串被替換為 new，old 和 new 的長度可以不同，
>>> "Python is an excellent language.".replace('a', '#')
'Python is #n excellent l#ngu#ge.'
>>> "Python is an excellent language.".replace('Python', 'C')
'C is an excellent language.'

str.center(width, fillchar)：字串居中函式，回傳長度為 width 的字串，str 處于新字串中心位置，兩側新增字符采用單個字符 fillchar 填充，當 width 小于字串長度時，回傳 str，省略 fillchar 時以空格填充，
>>> "Python".center(20, "=")
'=======Python======='
>>> "Python".center(2, "=")
'Python'

str.strip(chars)：從字串 str 中去掉在其左側和右側 chars 中列出的字符，chars 是一個字串，其中列出的每個字符都會被去掉，如果省略 chars，將洗掉字串開頭和結尾的空白，空白泛指任何非列印字符，如空格、制表符和換行符，注意：該方法只能洗掉開頭或是結尾的字符，不能洗掉中間部分的字符，
>>> "==Python==".strip()
'==Python=='
>>> "==Python==".strip('=')
'Python'
>>> "==Python==".strip('=n')
'Pytho'

與 strip() 方法類似，Python 還提供了 lstrip() 和 rstrip()，它們將分別從從字串 str 中去掉在其左側和右側 chars 中列出的字符，

str.join(iter)：將 str 字串插入 iter 變數的元素之間，形成新的字串副本，其中，iter 是一個具備迭代性質的變數，
>>> "".join('PYTHON')
'P Y T H O N'
>>> ",".join('12345')
'1,2,3,4,5'
>>> ",".join(['1', '2', '3', '4', '5']) # 串列中的元素必須都是字串型別
'1,2,3,4,5'

上述的字串方法執行后并不會改變原本的字串，如果要使用處理后的字串，可以將操作后的結果關聯到新的變數，

2.4 型別判斷與轉換

2.4.1 型別判斷

Python 語言提供 type(x) 函式對變數 x 進行型別判斷，適用于任何資料型別，

>>> type(123)
<class 'int'>
>>> type(1+2j)
<class 'complex'>

2.4.2 型別轉換

數值運算運算子可以隱式地轉換輸出結果的數字型別，例如，兩個整數采用運算子 / 進行除法運算時輸出的數字型別是浮點數，

此外，通過內置的數字型別轉換函式可以顯式地在數字型別之間進行轉換，

int(x)：將 x 轉換為整數，x 可以是浮點數或整數字串，在將浮點數轉換成整數時，不會進行四舍五入，而是直接去除小數部分，
>>> int(34.7)
34
>>> int('123')
123
>>> int('23.0') # 錯誤的寫法，字串內的數字必須是整數
>>> int(float('23.0')) # 正確的寫法
23

float(x)：將 x 轉換為浮點數，x 可以是整數或字串，
>>> float(89)
89.0
>>> float('89')
89.0

str(x)：將 x 轉換為等值的字串型別，
>>> str(90)
'90'
>>> str(91.0)
'91.0'
>>> str([1, 2, 3])
'[1, 2, 3]'