Python3 是一种动态类型语言，变量在运行时会自动确定数据类型。本文将系统介绍 Python3 中的所有基本数据类型，包括它们的特性、操作方法和实际应用场景，并提供丰富的代码示例。
一、数值类型（Numeric Types）
Python3 支持三种主要的数值类型：整数、浮点数和复数。
1. 整数（int）
Python3 的整数没有大小限制，可以表示任意大小的整数：
python# 整数示例
a = 10 # 十进制
b = 0b1010 # 二进制 (等于10)
c = 0o12 # 八进制 (等于10)
d = 0xA # 十六进制 (等于10)
print(a, b, c, d) # 输出: 10 10 10 10
print(type(a)) # 输出: <class 'int'>
# 大整数支持
big_num = 123456789012345678901234567890
print(big_num) # 不会溢出2. 浮点数（float）
浮点数用于表示带有小数部分的数字：
python# 浮点数示例
x = 3.14
y = 2.8e2 # 科学计数法，等于280.0
z = -0.0001
print(x, y, z) # 输出: 3.14 280.0 -0.0001
print(type(y)) # 输出: <class 'float'>
# 浮点数精度问题
print(0.1 + 0.2 == 0.3) # 输出: False (由于浮点数精度问题)
print(round(0.1 + 0.2, 1) == 0.3) # 输出: True (使用round解决)3. 复数（complex）
复数由实部和虚部组成，虚部用 j 或 J 表示：
python# 复数示例
c1 = 3 + 4j
c2 = complex(2, -5) # 等价于 2 - 5j
print(c1, c2) # 输出: (3+4j) (2-5j)
print(type(c1)) # 输出: <class 'complex'>
# 复数运算
print(c1 + c2) # 输出: (5-1j)
print(c1.real, c1.imag) # 输出: 3.0 4.0 (实部和虚部)4. 数值运算
python# 基本运算
a, b = 10, 3
print(a + b) # 加法: 13
print(a - b) # 减法: 7
print(a * b) # 乘法: 30
print(a / b) # 除法: 3.333... (结果总是float)
print(a // b) # 整除: 3 (向下取整)
print(a % b) # 取模: 1 (余数)
print(a ** b) # 幂运算: 1000
# 增强赋值运算符
x = 5
x += 3 # 等价于 x = x + 3
print(x) # 输出: 8
# 比较运算
print(5 > 3) # True
print(5 == 5) # True
print(5 != 3) # True二、序列类型（Sequence Types）
序列是Python中最基本的数据结构，包括字符串、列表和元组。
1. 字符串（str）
字符串是不可变的字符序列，用单引号、双引号或三引号定义：
python# 字符串定义
s1 = 'Hello'
s2 = "World"
s3 = """This is a
multi-line string"""
print(s1, s2, s3)
print(type(s1)) # <class 'str'>
# 字符串操作
print(s1 + " " + s2) # 拼接: Hello World
print(s1 * 3) # 重复: HelloHelloHello
print(len(s1)) # 长度: 5
print('H' in s1) # 成员检查: True
# 字符串索引和切片
greeting = "Python is awesome"
print(greeting[0]) # 第一个字符: P
print(greeting[-1]) # 最后一个字符: e
print(greeting[7:9]) # 切片: is
print(greeting[:6]) # 从开始到索引6: Python
print(greeting[7:]) # 从索引7到结束: is awesome
# 字符串方法
text = " python programming "
print(text.upper()) # 转为大写: PYTHON PROGRAMMING
print(text.lower()) # 转为小写: python programming
print(text.strip()) # 去除首尾空格: python programming
print(text.split()) # 分割为列表: ['python', 'programming']
print(" ".join(["Hello", "World"])) # 连接列表: Hello World
print("py" in text) # 检查子串: True
print(text.find("pro")) # 查找子串位置: 7
print(text.replace("python", "java")) # 替换: java programming2. 列表（list）
列表是可变的有序序列，可以包含不同类型的元素：
python# 列表定义
fruits = ['apple', 'banana', 'orange']
mixed = [1, "hello", 3.14, True]
empty_list = []
print(fruits, mixed)
print(type(fruits)) # <class 'list'>
# 列表操作
print(len(fruits)) # 长度: 3
print('apple' in fruits) # 成员检查: True
# 列表索引和切片
print(fruits[0]) # 第一个元素: apple
print(fruits[-1]) # 最后一个元素: orange
print(fruits[1:3]) # 切片: ['banana', 'orange']
# 列表方法
numbers = [1, 3, 5, 2, 4]
numbers.append(6) # 添加元素到末尾
print(numbers) # [1, 3, 5, 2, 4, 6]
numbers.insert(0, 0) # 在指定位置插入
print(numbers) # [0, 1, 3, 5, 2, 4, 6]
removed = numbers.pop(2) # 移除并返回指定位置元素
print(removed, numbers) # 3 [0, 1, 5, 2, 4, 6]
numbers.remove(5) # 移除第一个匹配的元素
print(numbers) # [0, 1, 2, 4, 6]
numbers.sort() # 排序
print(numbers) # [0, 1, 2, 4, 6]
numbers.reverse() # 反转
print(numbers) # [6, 4, 2, 1, 0]
# 列表推导式
squares = [x**2 for x in range(5)]
print(squares) # [0, 1, 4, 9, 16]3. 元组（tuple）
元组是不可变的有序序列，定义后不能修改：
python# 元组定义
colors = ('red', 'green', 'blue')
single_element = (42,) # 单元素元组需要逗号
empty_tuple = ()
print(colors, single_element)
print(type(colors)) # <class 'tuple'>
# 元组操作
print(len(colors)) # 长度: 3
print(colors[1]) # 索引: green
print(colors[::-1]) # 反转: ('blue', 'green', 'red')
# 元组解包
x, y, z = colors
print(x, y, z) # red green blue
# 元组与列表转换
tuple_from_list = tuple([1, 2, 3])
list_from_tuple = list(('a', 'b', 'c'))
print(tuple_from_list, list_from_tuple) # (1, 2, 3) ['a', 'b', 'c']
# 元组方法
print(colors.count('red')) # 计数: 1
print(colors.index('blue')) # 索引: 2三、映射类型（Mapping Type）
字典（dict）
字典是可变的键值对集合，键必须是不可变类型：
python# 字典定义
person = {
'name': 'Alice',
'age': 25,
'city': 'New York'
}
empty_dict = {}
print(person, empty_dict)
print(type(person)) # <class 'dict'>
# 字典访问
print(person['name']) # Alice
print(person.get('age')) # 25
print(person.get('country', 'Unknown')) # 默认值: Unknown
# 字典操作
person['job'] = 'Engineer' # 添加键值对
person['age'] = 26 # 修改值
print(person) # {'name': 'Alice', 'age': 26, 'city': 'New York', 'job': 'Engineer'}
# 删除键值对
del person['city']
removed_value = person.pop('job')
print(removed_value, person) # Engineer {'name': 'Alice', 'age': 26}
# 字典方法
keys = person.keys() # 所有键
values = person.values() # 所有值
items = person.items() # 所有键值对
print(keys, values, items) # dict_keys(['name', 'age']) dict_values(['Alice', 26]) dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 26)])
# 字典推导式
squares_dict = {x: x**2 for x in range(5)}
print(squares_dict) # {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}
# 字典合并 (Python 3.9+)
dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
dict2 = {'b': 3, 'c': 4}
merged_dict = dict1 | dict2
print(merged_dict) # {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}四、集合类型（Set Type）
集合是无序的不重复元素集合，分为可变集合（set）和不可变集合（frozenset）。
1. 可变集合（set）
python# 集合定义
numbers_set = {1, 2, 3, 2, 1} # 自动去重
from_list = set([3, 1, 4, 1, 5])
empty_set = set() # 注意: {} 是空字典，不是空集合
print(numbers_set, from_list) # {1, 2, 3} {1, 3, 4, 5}
print(type(numbers_set)) # <class 'set'>
# 集合操作
print(len(numbers_set)) # 长度: 3
print(2 in numbers_set) # 成员检查: True
# 添加和删除元素
numbers_set.add(4)
numbers_set.discard(2) # 安全删除，不存在也不会报错
print(numbers_set) # {1, 3, 4}
# 集合运算
a = {1, 2, 3, 4}
b = {3, 4, 5, 6}
print(a | b) # 并集: {1, 2, 3, 4, 5, 6}
print(a & b) # 交集: {3, 4}
print(a - b) # 差集: {1, 2}
print(a ^ b) # 对称差集: {1, 2, 5, 6}
# 集合推导式
even_set = {x for x in range(10) if x % 2 == 0}
print(even_set) # {0, 2, 4, 6, 8}2. 不可变集合（frozenset）
python# 创建frozenset
frozen = frozenset([1, 2, 3, 2])
print(frozen) # frozenset({1, 2, 3})
# frozenset不可变
try:
frozen.add(4) # 会报错: AttributeError
except AttributeError as e:
print(f"Error: {e}")五、布尔类型（bool）
布尔类型是整数的子类，只有两个值：True 和 False。
python# 布尔值
is_active = True
is_empty = False
print(type(is_active)) # <class 'bool'>
# 布尔运算
print(True and False) # 与: False
print(True or False) # 或: True
print(not True) # 非: False
# 布尔转换
print(bool(0)) # False
print(bool(1)) # True
print(bool("")) # False
print(bool("hello")) # True
print(bool([])) # False
print(bool([1, 2])) # True
# 实际应用中的布尔判断
age = 18
can_vote = age >= 18
print(f"Can vote: {can_vote}") # Can vote: True六、None类型
None 表示空值或缺失值，是 NoneType 的唯一实例。
python# None示例
result = None
print(result is None) # True
print(type(result)) # <class 'NoneType'>
# 函数默认返回值
def no_return():
pass
print(no_return() is None) # True
# 作为占位符
value = None
# ... 稍后赋值 ...
value = 42七、类型检查与转换
1. 类型检查
pythonx = 42
print(isinstance(x, int)) # True
print(isinstance(x, float)) # False
print(type(x) is int) # True2. 类型转换
python# 数值转换
print(int("123")) # 字符串转整数: 123
print(float("3.14")) # 字符串转浮点数: 3.14
print(str(100)) # 整数转字符串: '100'
print(complex(2, 3)) # 实数转复数: (2+3j)
# 序列转换
print(list("hello")) # 字符串转列表: ['h', 'e', 'l', 'l', 'o']
print(tuple([1, 2])) # 列表转元组: (1, 2)
print(set([1, 1, 2])) # 列表转集合: {1, 2}
# 字典转换
keys = ['a', 'b', 'c']
values = [1, 2, 3]
print(dict(zip(keys, values))) # {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}八、总结与最佳实践
- 选择正确的数据类型：
- 需要有序集合且可能修改 → 列表
- 需要快速查找且不重复 → 集合
- 需要键值对存储 → 字典
- 需要不可变序列 → 元组
- 需要固定内容 → 字符串
- 类型提示（Python 3.6+）：
pythondef greet(name: str) -> str:
return f"Hello, {name}"- 避免类型错误：
python# 不安全的操作
try:
result = "10" + 5
except TypeError as e:
print(f"Error: {e}") # Error: can only concatenate str (not "int") to str
# 安全的操作
result = int("10") + 5
print(result) # 15- 使用内置函数检查类型：
type()- 返回对象的类型isinstance()- 检查对象是否是特定类型或其子类issubclass()- 检查一个类是否是另一个类的子类
Python的数据类型系统既灵活又强大，合理使用各种数据类型可以编写出更高效、更易读的代码。建议初学者通过实际项目练习不同数据类型的使用，逐步掌握它们的特性和最佳实践。
