0基础学Python之三：数字运算（上）

Hi 大家好，我是王可乐。在前面的课程中，可乐带大家一起安装了 Python 运行环境，演示了 Python Shell 的交互式界面，并且一起玩儿了一个猜数字的小游戏。如果你完全没有编程经验，看不懂我们的游戏代码，一点都不用担心。从今天起，可乐就要开始为大家介绍 Python 编程的方方面面，只需要跟着可乐一点一点学习，动手操作，很快你就能够通过编程实现自己的想法了。

今天这一节课，可乐先给大家介绍一下 Python 里的数字。在前面的课程中我们已经见到过 Python 解释器的交互模式 Python Shell，让我们再次打开它，输入 6 * 7，回车，答案还是 42。

这里，6 和 7 是两个整数，星号则表示乘法运算。在 Python 语言中，整数用 int 来表示，和小学数学中的整数一样，例如 6, 7, -1, 0, 42 等；相应的还有浮点数 float，对应小学数学中的小数，例如 1.0, -2.2；此外还有复数 complex，这种数我们在中学数学中学习过，例如 1+1j, 12j 等。在 Python 中使用整数和浮点数没有什么特别之处，只需要原样输入即可；复数的使用也很简单，但相对少见，可乐会在以后的课程中再为大家介绍。

我们可以用内置函数 type() 来查看数据的类型，看起来是不是很像中学数学中教的函数？关于函数和内置函数的概念可乐也会在以后的课程中介绍。这里，你只需要像这样输入：type(42)，回车。我们看到，Python 告诉你 42 的类型是 ，这里的 class 表示类，但今天我们只关注后面的 int，也就是说 42 是 int 类型的。

同样的，我们试一试 type(-1.0)，可以看到 -1.0 是 float 类型，也就是说它是一个小数；而 type(-1) 则是 int 类型，他们数值虽然相等，但类型不一样哦。如果你对前面提到的复数好奇，可以试试 type(1+1j)，看看是不是 complex 类型呢？顺便提一下，Python 中的类型可不止这三个数字类型哦，事实上 Python 支持许许多多丰富的类型，而且可以自己定义；不过我们目前先了解数字，以后的课程中可乐会为大家介绍这些概念。

不同的数字类型之间可以互相转换，例如 1 是一个整数，我们输入 float(1)，Python 就为我们转换出来了一个浮点数 1.0；反过来，我们输入 int(1.0)，Python 为我们转换出来一个整数 1，这里要注意的事，浮点数转换为整数是会损失小数部分的，例如我们试试 int(1.2)，结果是 1，这显然和原来的 1.2 不相等了。

好了，了解了不同类型的数字，我们再来看一看数字的表示方法。

我们常用的表示数字的方法称作十进制表示法，它使用 0 到 9 十个基本数字来表示数字。例如 42，它的含义实际上是 4 乘以 10 的一次方加上 2 乘以 10 的零次方。这里，高位数字代表的是基数 10 的 N 次方倍大小，4 就表示 40，2 就表示 2。在计算机的硬件里，只能存储和使用 0 和 1，因此计算机世界里的数字最终都会表示成 0 和 1 两个基本数字的组合，这种表示方法就叫做二进制表示法。

和许多编程语言一样，Python 默认使用十进制的数字表示方式，这样你就可以用熟悉的数字系统来编写程序了。不过有时候为了使用方便，你也可能用其他的进制表示数字，Python 支持的进制还有二进制、八进制和十六进制。我们再打开 Python Shell 来试一下：

输入 0b101010，回车，显示 42；再输入 0o52，回车，显示 42；再输入 0x2a，回车，显示还是 42。自上而下它们分别是 42 这个数字的二进制、八进制和十六进制表示法，实际上它们都是同一个数字，只是表示方法不同。二进制表示法前面总是以 0b 开头，后面只能包含 0 和 1；八进制表示法总是以 0o 开头，后面只能包含 0 到 7 八个数字；十六进制法则总是以 0x 开头，后面包含 0 到 9，以及 a 到 f 总共十六个字符，其中 a 到 f 分别表示十进制数 10 到 15。

因为我们对十进制更为熟悉，所以经常把数字都换算成十进制，我们来简单换算一下。十六进制数 0x2a，它的值为 2 乘以 16 的一次方加上 a 乘以 16 的零次方，也就是十进制 32 加上 10，等于十进制 42。同样地，你可以算一下上面的两个二进制和八进制数字。

在 Python 语言里，可以很方便的进行整数进制的转换，Python 提供了几个内置函数来实现这个功能。例如我们依次输入 bin(42)，回车，oct(42)，回车，hex(42)，回车。看看是不是得到了上面几个 42 的不同表示法呢？这几个函数的功能分别是把数字转换成二进制，八进制和十六进制。同样的，hex(0b101010) 也可以把二进制数转换成十六进制表示法。虽然这些表示法看起来各不相同，要记得它们实际上都是同一个数字哦，使用起来没有什么不同的地方。

好了，接下来可乐再为大家介绍另一个概念，变量。在小学数学学习方程的时候大家就已经接触过变量这个名字了，在 Python 的世界里变量也是一个很简单的概念，它实际上就是一个值的名字。变量不仅仅能表示数字类型的值，也能用于表示 其他的类型，不过在介绍到这些复杂的类型之前，我们先让变量来表示数字吧。

例如，我们输入 x = 1.0。这时我们就定义了一个变量 x，并且让它的值为浮点数 1.0，回车。现在你只需要知道 x = 1.0 是一个所谓的赋值语句，Shell 只是默默地执行了这个语句，而并不输出任何东西。这时我们可以通过输入变量名来查看变量的值，输入 x，回车，就能看到 x 的值已经是 1.0 了。

我们再试试 y = 0x2a，这时我们定义了一个变量 y，它的值为整数 42，只是在定义它的时候我们使用了十六进制来书写这个数字。然后输入 y，回车，可以看到确实 y 已经是整数 42 了。然后我们可以改变变量的值，例如这时我们输入 x = 2.0，再输入 x 回车，可以看到 x 已经变成了 2.0。

要使用一个变量，必须先定义它，也就是用变量名 = 数值的这种方式来定义，如果你没有定义就尝试使用一个变量，那么 Python 就会报错说名字未定义，例如我们输入 z，回车，因为之前我们并没有定义过变量 z，因此 Python Shell 告诉我们发生了一个 NameError，也就是这个变量名 z 还没有被定义，现在不能使用。

你可以定义很多变量来使用，需要注意的是变量的名字必须符合一定的规则。在 Python 中，一个变量名必须只包含字母、数字和下划线，并且不能以数字开头，而且不能使用 Python 中内置的一些关键词汇；此外，通常来说以下划线开头的变量名字都会有一些特殊的含义，所以可乐建议初学者先不要使用，以后可乐都会为大家一一介绍。牢记这个规则，我们可以看到 x, y, z，还有 counter, the_forty_two, a1, _type 都是合法的变量名字，而 0a, int, float, type 则不是合法的名字，因为 0a 以数字开头，而后面三个则是 Python 的内置关键字。

可乐建议大家在取变量名的时候都遵循固定的规则，而且取有意义的名字，这样会让你的程序更加易懂。

变量也可以用内置函数 type() 来查看类型，例如我们输入 type(x)，可以看到 x 的类型就是它的值的类型，也就是 float；输入 type(y)，可以看到 y 是 int 类型。在 Python 中，变量的类型也是可以改变的，例如我们输入 z = x，回车，然后输入 z，回车，再输入 type(z)，回车，可以看到此时 z 和 x 一样都是 float 类型，值为 2.0；然后我们输入 z = y，回车，然后输入 z，回车，type(z)，回车，可以看到 z 的值变成了 42，而类型也变成了 int 类型。

好了，本节课的内容我们就先介绍到这里。通过这节课的内容，我们了解了 Python 中的数字以及数字类型，并且知道了整数的二进制、八进制、十进制和十六进制几种表示方法，此外，我们还了解了变量的概念。

在下一节课上，可乐会为大家介绍一下 Python 中的运算符号，学习了下一节课的内容之后，你就可以将 Python Shell 当作一个高级的计算器来使用了，敬请期待哦。

往期课程：

《0基础学Python之二：玩个小游戏》

《0基础学Python之一：什么是程序？》