Python 中的變數與資料類型

python variable

Python 中 Variable 的觀念

前言 & 概述

本篇為 Python 程式語言入門教學的第 3 篇文章。在前一篇文章中,我們透過 Python 程式碼實現生活中的數學運算。在這篇文章中,我們將會了解 Python 中「變數」(Variable) 的概念以及資料類型 (Data Type)。

Python 中的資料類型

expression

Expression 就是由 Value 與 Operator 所組成

在前一篇文章中,我們了解到 Expression 其實就是由 Value 與 Operator 所組成的,且可以被 Evaluate 成單一個 Value。所謂的「資料型態」(Data Type) 指的就是 Value 所屬的類別。每一個 Value 都有自己的 Data Type。例如,上圖中「2」的 Data Type 即為 Integer。

basic data type in python

Python 中最基本的資料類型

Python 中最基本的三種 Data Type 為:Integer、Floating-Point 與 String。以下分別介紹這三種 Data Type 的觀念。

  • Integer : 縮寫為「int」,指的是「整數」。如上圖中的 1, 2, -4, 0, 12, 700 等等。
  • Floating-Point : 縮寫為「float」,指的是帶有「小數點」的數字。如上圖中的 -12.5, 13.7, 77.89, 34.567 等等。
  • String : 縮寫為「str」,指的是「字串」,由英文中的「單引號」或「雙引號」包覆起來。如上圖中的 ‘a’, ‘apple’, ‘bb’, ‘python’ 等等。

字串的基本運算

在前一篇文章中,我們透過 Python 程式碼實現生活中的數學運算,主要是針對 Integer 與 Floating-Point 的運算。在 Python 中,我們也可以對字串進行「加法」與「乘法」運算。

  • 字串加法 (String Concatenation)
    字串的加法就是將兩個字串相接在一起,在下方程式碼中,將字串 ‘app’ 與字串 ‘le’ 相加後,將會得到字串 ‘apple’。
'app' + 'le'
  • 字串乘法 (String Replication)
    字串的乘法就是將同一個字串重複數次,在下方程式碼中,將字串 ‘apple’ 與整數 2 相乘後,將會得到字串 ‘appleapple’。
'apple' * 2

Syntax Error 與 Type Error

syntax error

字串必須由成對的「引號」包起來,否則產生 Syntax Error

在前一篇文章中,我們透過 Expression 提到 Syntax Error 的意義。在 Python 中,字串 (String) 必須由「成對」的引號包覆起來,如果少了任一邊的引號,電腦就無法確定這個字串的範圍在哪裡,同樣也會產生 Syntax Error。

type error

String 與 Integer 相加將會導致 Type Error

此外,在進行字串的加法 (String Concatenation) 與乘法 (Replication) 時,必須確保 Data Type 的正確性,否則會產生 Type Error 的錯誤。如上圖所示,進行 String Concatenation 時,必須是兩個 String 的相加,如果其中一個不是 String 就會產生 Type Error。

type error

String 與 Float-Point Number 相乘也會導致 Type Error

同樣的,在進行 String Replication 時,必須是一個 String 乘以一個 Integer,如果將 Integer 改成 Floating-Point,當然也會產生 Type Error。

Python 中的變數

「變數」的英文為 Variable,是程式中重要的角色。變數在程式中所扮演的角色像是一個「箱子」,我們可以將一個 Value 放到箱子中。在前面提到,Python 中 Value 的 Data Type 主要為 Integer、Floating-Point 與 String。因此,我麼可以將一個 String (‘apple’) 放入箱子中,也可以將一個 Integer (100) 放入箱子中,當然也可以將一個 Floating-Point (13.5) 放入箱子中。
將一個 Value 放入箱子中,也就是將一個 Value 存在變數中的過程稱為「Assignment」。在程式中,Assignment 是透過「等號」來完成。

python variable

Python 中的變數可以想成一個「箱子」,能夠存放一些值 [source: source: AUTOMATE THE BORING STUFF WITH PYTHON]

以上圖為例,我們將 Integer (42) 存入 spam 這一個變數中,在 Python 中的寫法為:

spam = 42

表示將 Integer (42) Assign 到 Variable (spam) 中。我們在 Colab 的 Cell 中執行變數的名稱,就會顯示「目前」這格變數中所存放的數值。

spam

我們再多新增一個變數:

num = 130

並將這兩個變數相加,即會顯示兩個變數中存放的數值相加後的結果。

spam + num

我們也可以將相加後的結果存放到原來的變數中:

spam = spam + num

如此一來,spam 變數原來存放的數值將會取代掉,變成新的數值。

spam

由上述的例子我們可以發現,當一個變數「第一次」被 Assign 一個 Value 時,該變數 (箱子) 就會被創造出來。在之後的程式中,我們可以不斷替換這個變數 (箱子) 中所存放的數值。

變數名稱

在前面的例子中,我們新增了兩個變數,名字分別為 ‘spam’ 與 ‘num’。在 Python 中,針對變數的名稱有三個限制條件:

  1. 必須是一個 word 不能包含 space
    例如,’apple’、’abc’、’animal’ 都可以是變數名稱。 ‘app le’ 就不可以。
  2. word 中僅使用字母、數字與底線
    例如,’apple_abc1′ 是可以接受的。 ‘apple!?’ 就不可以。
  3. 不可以是數字開頭
    例如,’a3′ 是可以的。 ‘3a’ 是不可以接受的。

結語

在本篇文章中,我們學習了 Python 中 Value 的 Data Type 以及變數 (Variable) 的概念,也學會進行字串的運算 (Concatenation 與 Replication)。在下一篇文章中,我們將會學習撰寫第一個完整的程式,將可以接受使用者的輸入,並根據使用者的輸入進行運算後再顯示出來。