一、什么是數據類型
數據類型是計算機語言中一個基本概念，它定義了變量可以存儲什么樣的數據以及可以對這些數據執行什么樣的操作。在Python中，數據類型決定了變量的存儲方式、內存占用、數據的合法操作和表示方式等。
數據類型的作用包括：
- 內存管理：不同的數據類型占用不同的內存空間。
- 操作限制：數據類型決定了可以對變量進行的操作，如算術運算、字符串操作等。
- 數據表示：不同的數據類型以不同的形式表示數據，如整數、浮點數、字符串等。
二、Python的基本數據類型
Python是一種動態類型語言，變量在使用時不需要聲明類型，而是根據賦值自動確定類型。以下是Python的基本數據類型：
- 整數類型（int）
- 浮點數類型（float）
- 字符串類型（str）
- 布爾類型（bool）
- 列表類型（list）
- 元組類型（tuple）
- 集合類型（set）
- 字典類型（dict）
- None類型（NoneType）
我們將逐一詳細介紹這些數據類型。
三、整數類型（int）
整數類型表示沒有小數部分的數字。Python中的整數可以是任意長度，只受限于機器的內存大小。
a = 10
b = -5
c = 12345678901234567890
print(type(a)) # 輸出：<class 'int'>
整數操作：
- 加法：
a + b - 減法：
a - b - 乘法：
a * b - 除法：
a / b（結果是浮點數） - 整除：
a // b - 取余：
a % b - 冪運算：
a ** b
print(a + b) # 輸出：5
print(a - b) # 輸出：15
print(a * b) # 輸出：-50
print(a / b) # 輸出：-2.0
print(a // b) # 輸出：-2
print(a % b) # 輸出：0
print(a ** 2) # 輸出：100
四、浮點數類型（float）
浮點數類型用于表示帶有小數部分的數字，通常使用雙精度（64位）表示。
x = 3.14
y = -0.001
z = 1.23e4 # 科學計數法表示
print(type(x)) # 輸出：<class 'float'>
浮點數操作： 與整數操作類似，但結果通常是浮點數。
print(x + y) # 輸出：3.139
print(x - y) # 輸出：3.141
print(x * y) # 輸出：-0.00314
print(x / y) # 輸出：-3140.0
浮點數運算可能會有精度問題，這是由于計算機的浮點數表示方式導致的。
五、字符串類型（str）
字符串類型用于表示文本數據，字符串可以用單引號或雙引號表示。
s1 = "Hello"
s2 = 'World'
s3 = """This is a
multi-line string"""
print(type(s1)) # 輸出：<class 'str'>
字符串操作：
- 拼接：
s1 + s2 - 重復：
s1 * 3 - 切片：
s1[1:4] - 查找：
s1.find('e') - 替換：
s1.replace('e', 'a')
print(s1 + " " + s2) # 輸出：Hello World
print(s1 * 3) # 輸出：HelloHelloHello
print(s1[1:4]) # 輸出：ell
print(s1.find('e')) # 輸出：1
print(s1.replace('e', 'a')) # 輸出：Hallo
字符串是不可變的（immutable），即字符串一旦創建就不能修改。
六、布爾類型（bool）
布爾類型有兩個值：True 和 False，常用于條件判斷。
t = True
f = False
print(type(t)) # 輸出：<class 'bool'>
布爾操作：
- 與：
t and f - 或：
t or f - 非：
not t
print(t and f) # 輸出：False
print(t or f) # 輸出：True
print(not t) # 輸出：False
布爾值可以與整數混合使用，其中 True 相當于 1，False 相當于 0。
七、列表類型（list）
列表是一種有序、可變的數據結構，可以存儲任意類型的元素。
lst = [1, 2, 3, "four", 5.0]
print(type(lst)) # 輸出：<class 'list'>
列表操作：
- 訪問：
lst[0] - 修改：
lst[0] = 10 - 添加：
lst.append(6) - 插入：
lst.insert(2, "three") - 刪除：
del lst[1] - 切片：
lst[1:3]
print(lst[0]) # 輸出：1
lst[0] = 10
print(lst) # 輸出：[10, 2, 3, 'four', 5.0]
lst.append(6)
print(lst) # 輸出：[10, 2, 3, 'four', 5.0, 6]
lst.insert(2, "three")
print(lst) # 輸出：[10, 2, 'three', 3, 'four', 5.0, 6]
del lst[1]
print(lst) # 輸出：[10, 'three', 3, 'four', 5.0, 6]
print(lst[1:3]) # 輸出：['three', 3]
八、元組類型（tuple）
元組與列表類似，但元組是不可變的。一旦創建，就不能修改。
tpl = (1, 2, 3, "four", 5.0)
print(type(tpl)) # 輸出：<class 'tuple'>
元組操作：
- 訪問：
tpl[0] - 切片：
tpl[1:3]
元組的使用方式與列表類似，但由于其不可變性，元組通常用于存儲不應改變的數據。
print(tpl[0]) # 輸出：1
print(tpl[1:3]) # 輸出：(2, 3)
九、集合類型（set）
集合是一個無序且不重復的元素集合。
s = {1, 2, 3, 4, 4}
print(type(s)) # 輸出：<class 'set'>
print(s) # 輸出：{1, 2, 3, 4}
集合操作：
- 添加：
s.add(5) - 刪除：
s.remove(2) - 并集：
s.union({6, 7}) - 交集：
s.intersection({3, 4, 5})
s.add(5)
print(s) # 輸出：{1, 2, 3, 4, 5}
s.remove(2)
print(s) # 輸出：{1, 3, 4, 5}
print(s.union({6, 7})) # 輸出：{1, 3, 4, 5, 6, 7}
print(s.intersection({3, 4, 5})) # 輸出：{3, 4, 5}
十、字典類型（dict）
字典是一種鍵值對的無序集合，每個鍵都是唯一的。
d = {"name": "Alice", "age": 30}
print(type(d)) # 輸出：<class 'dict'>
字典操作：
- 訪問：
d["name"] - 修改：
d["age"] = 31 - 添加：
d["city"] = "New York" - 刪除：
del d["age"] - 獲取鍵列表：
d.keys() - 獲取值列表：
d.values()
print(d["name"]) # 輸出：Alice
d["age"] = 31
print(d) # 輸出：{'name': 'Alice', 'age': 31}
d["city"] = "New York"
print(d) # 輸出：{'name': 'Alice', 'age': 31, 'city': 'New York'}
del d["age"]
print(d) # 輸出：{'name': 'Alice', 'city': 'New York'}
print(d.keys()) # 輸出：dict_keys(['name', 'city'])
print(d.values()) # 輸出：dict_values(['Alice', 'New York'])
十一、None類型（NoneType）
None類型表示一個空值或無值，是Python中的一個特殊數據類型。
n = None
print(type(n)) # 輸出：<class 'NoneType'>
None的使用： 通常用于表示缺少值或函數沒有返回值。
def func():return Noneresult = func()
print(result) # 輸出：None
十二、類型轉換
Python提供了多種內置函數來轉換數據類型：
int()：轉換為整數float()：轉換為浮點數str()：轉換為字符串list()：轉換為列表tuple()：轉換為元組set()：轉換為集合dict()：轉換為字典
a = "123"
b = int(a) # 字符串轉換為整數
c = float(a) # 字符串轉換為浮點數
d = str(b) # 整數轉換為字符串
e = list(d) # 字符串轉換為列表
print(b, c, d, e) # 輸出：123 123.0 '123' ['1', '2', '3']
Python提供了豐富的數據類型來滿足不同的編程需求。理解和掌握這些基本數據類型是編寫高效、優雅Python代碼的基礎。通過靈活運用這些數據類型及其相關操作，可以解決各種復雜的編程問題。學習Python數據類型的過程，也是不斷提升編程能力和理解計算機科學基本原理的過程。
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