变量与数据类型：从整数到字符串

在编写Python程序时，理解变量和数据类型是至关重要的基础。变量是用于存储数据的容器，而数据类型则定义了变量可以保存的值的类型。在这篇文章中，我们将探讨Python中的变量和常见的数据类型，包括整数、浮点数、字符串、布尔值和复杂数据类型。

1. 变量的定义与命名

变量是用于存储数据的命名空间。在Python中，定义变量非常简单，你只需要将一个值赋给变量名即可。例如：

# 定义变量
x = 10
name = "Alice"

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（_）。
变量名不能以数字开头。
变量名不能为Python的关键字（如if、else、while等）。

例如：

# 合法的变量名
age = 25
first_name = "John"
number_1 = 100

# 非法的变量名
# 1st_num = 10  # 不能以数字开头
# if = "condition"  # 不能使用Python关键字

2. 数据类型

Python是一门强类型语言，这意味着每个变量在赋值时都有明确的数据类型。以下是Python中常见的数据类型：

整数（int）
整数类型表示没有小数部分的数值，可以是正数、负数或零。

a = 10
b = -5
c = 0

浮点数（float）
浮点数表示具有小数部分的数值。

pi = 3.14
g = -9.8

字符串（str）
字符串类型表示文本数据，可以用单引号（‘’）或双引号（“”）包围。

greeting = "Hello, World!"
name = 'Alice'

字符串可以使用转义字符（如\n表示换行，\t表示制表符）：

text = "Hello,\nPython!"

布尔值（bool）
布尔类型表示逻辑值，只有两个取值：True 和 False。

is_python_fun = True
is_sunny = False

None 类型
None 表示空值或无值，相当于其他编程语言中的null。

nothing = None

3. 类型转换

有时需要在不同数据类型之间进行转换。Python提供了内置函数来实现类型转换：

int()：将数据转换为整数。
float()：将数据转换为浮点数。
str()：将数据转换为字符串。
bool()：将数据转换为布尔值。

# 类型转换示例
num_str = "123"
num_int = int(num_str)  # 将字符串转换为整数
num_float = float(num_str)  # 将字符串转换为浮点数

print(num_int)  # 输出：123
print(num_float)  # 输出：123.0

4. 复合数据类型

除了基本数据类型，Python还支持多种复合数据类型，用于存储和处理更复杂的数据结构。

列表（list）
列表是有序的可变集合，可以包含不同类型的元素。

my_list = [1, 2, 3, "four", 5.0]

可以通过索引访问列表元素：

print(my_list[0])  # 输出：1
print(my_list[3])  # 输出：four

元组（tuple）
元组是有序的不可变集合，可以包含不同类型的元素。

my_tuple = (1, 2, 3, "four", 5.0)

字典（dict）
字典是无序的键值对集合，用于存储具有映射关系的数据。

my_dict = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "New York"}

可以通过键访问字典元素：

print(my_dict["name"])  # 输出：Alice
print(my_dict["age"])  # 输出：25

集合（set）
集合是无序的不重复元素集合。

my_set = {1, 2, 3, 4, 5}

可以进行集合操作，如并集、交集、差集等：

set_a = {1, 2, 3}
set_b = {3, 4, 5}

print(set_a | set_b)  # 并集：{1, 2, 3, 4, 5}
print(set_a & set_b)  # 交集：{3}
print(set_a - set_b)  # 差集：{1, 2}

5. 示例与实践

下面是一个综合示例，展示了变量和各种数据类型的定义与操作：

# 定义变量
name = "Alice"
age = 25
height = 5.6
is_student = True
address = None

# 打印变量信息
print(f"Name: {name}")
print(f"Age: {age}")
print(f"Height: {height}")
print(f"Is Student: {is_student}")
print(f"Address: {address}")

# 定义复合数据类型
hobbies = ["reading", "swimming", "coding"]
person_info = {"name": name, "age": age, "height": height}
unique_numbers = {1, 2, 3, 4, 5}

# 访问列表、字典和集合元素
print(f"First Hobby: {hobbies[0]}")
print(f"Person's Age: {person_info['age']}")
print(f"Unique Numbers: {unique_numbers}")

# 类型转换
age_str = str(age)
height_int = int(height)
is_student_int = int(is_student)

print(f"Age (string): {age_str}")
print(f"Height (int): {height_int}")
print(f"Is Student (int): {is_student_int}")