Python数据类型和变量

变量和赋值

变量命名规则

在Python中，变量名必须遵循以下规则：

• 变量名只能包含字母、数字和下划线(_)，不能以数字开头。
• 变量名区分大小写。例如，age 和 Age 是两个不同的变量。
• 变量名应该简洁且有意义，最好遵循PEP 8命名规范，使用下划线分隔单词（如 student_name）。

变量的创建和使用

创建变量时，只需将变量名赋值给某个值即可。可以在赋值后随时更改变量的值。

# 创建变量并赋值
age = 20
student_name = "Alice"
is_passed = True

# 打印变量的值
print(age)           # 输出: 20
print(student_name)  # 输出: Alice
print(is_passed)     # 输出: True

# 更改变量的值
age = 21
is_passed = False

print(age)           # 输出: 21
print(is_passed)     # 输出: False

基本数据类型

数字类型（整数、浮点数、复数）

Python支持多种数字类型：

• 整数（int）：如 1, 100, -50
• 浮点数（float）：如 1.5, -3.14, 2.0
• 复数（complex）：如 3+4j, 2-3j

# 整数
a = 10
b = -5

# 浮点数
pi = 3.14
gravity = 9.8

# 复数
c1 = 2 + 3j
c2 = 1 - 1j

print(a, b, pi, gravity, c1, c2)

字符串操作（创建、索引、切片、方法）

字符串是字符的序列，可以通过单引号或双引号创建。字符串支持索引、切片和多种方法。

# 创建字符串
s = "Hello, World!"

# 索引
print(s[0])   # 输出: H
print(s[-1])  # 输出: !

# 切片
print(s[0:5]) # 输出: Hello
print(s[7:])  # 输出: World!

# 常用字符串方法
print(s.lower())       # 输出: hello, world!
print(s.upper())       # 输出: HELLO, WORLD!
print(s.replace("World", "Python"))  # 输出: Hello, Python!
print(s.split(","))    # 输出: ['Hello', ' World!']

布尔类型和布尔运算

布尔类型只有两个值：True 和 False。布尔运算包括逻辑与（and）、逻辑或（or）、逻辑非（not）。

is_sunny = True
is_raining = False

# 布尔运算
print(is_sunny and is_raining)  # 输出: False
print(is_sunny or is_raining)   # 输出: True
print(not is_sunny)             # 输出: False

数据结构

列表（创建、操作、方法）

列表是可变的有序序列，可以包含任意类型的元素。

# 创建列表
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
mixed = [1, "apple", 3.14, True]

# 访问和修改元素
print(numbers[0])     # 输出: 1
numbers[0] = 10
print(numbers)        # 输出: [10, 2, 3, 4, 5]

# 列表方法
numbers.append(6)
print(numbers)        # 输出: [10, 2, 3, 4, 5, 6]
numbers.remove(3)
print(numbers)        # 输出: [10, 2, 4, 5, 6]

元组（不可变序列）

元组是不可变的有序序列，一旦创建就不能修改。

# 创建元组
coords = (10, 20)
mixed_tuple = (1, "banana", 2.5)

# 访问元素
print(coords[0])  # 输出: 10

# 不可变特性
# coords[0] = 15  # 这行代码会报错，因为元组是不可变的

字典（键值对存储）

字典是键值对的无序集合，用于高效存储和查找数据。

# 创建字典
student = {
    "name": "Alice",
    "age": 20,
    "grade": "A"
}

# 访问和修改元素
print(student["name"])  # 输出: Alice
student["age"] = 21
print(student)          # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 21, 'grade': 'A'}

# 字典方法
student["major"] = "Computer Science"
print(student)          # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 21, 'grade': 'A', 'major': 'Computer Science'}
del student["grade"]
print(student)          # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 21, 'major': 'Computer Science'}

集合（集合操作）

集合是无序的不重复元素集合，常用于去重和集合运算。

# 创建集合
fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
more_fruits = {"banana", "orange", "grape"}

# 添加和删除元素
fruits.add("watermelon")
print(fruits)  # 无序，每次输出可能不一样
fruits.remove("banana")
print(fruits)  # 无序，每次输出可能不一样

# 集合运算
print(fruits.union(more_fruits))        # 无序，每次输出可能不一样
print(fruits.intersection(more_fruits)) # 输出: set()
print(fruits.difference(more_fruits))   # 无序，每次输出可能不一样

通过这一模块的学习，学生将掌握Python中常用的数据类型和数据结构的基本操作，为后续的编程实践打下坚实基础。