Python - 資料型態

歡迎，有抱負的程式設計師！今天，我們將深入探討Python資料型態的迷人世界。作為您親切友善的電腦科學老師，我非常高興能引導您了解Python編程的這個基本方面。所以，拿起您的虛擬筆記本，讓我們一起踏上這次旅程吧！

Python中的資料型態

在編程中，資料型態就像是用來存儲各種資訊的不同容器。想像您正在籌備一場派對，需要為不同的物品使用不同類型的容器 - 盤子用來放食物，玻璃杯用來裝飲料，盒子用來放禮物。同樣地，在Python中，我們使用不同的資料型態來存儲不同類型的資料。

讓我們從一個簡單的例子開始：

name = "Alice"
age = 25
height = 5.7
is_student = True

在這段代碼中，我們使用了四種不同的資料型態：

• name 是一個字符串（文字）
• age 是一個整數（整數）
• height 是一個浮點數（小數）
• is_student 是一個布爾值（True或False）

這些變量各自保存不同類型的資料，就像我們在派對上為不同的物品使用不同的容器一樣。

Python資料型態的類型

Python帶有許多內置的資料型態。讓我們一一來探索它們：

1. 數值型態

a. 整數（int）

整數是正負整數，沒有小數。

my_age = 30
temperature = -5

這裡，my_age 和 temperature 都是整數。您可以使用整數進行各種數學運算：

x = 10
y = 3
print(x + y)  # 加法：13
print(x - y)  # 減法：7
print(x * y)  # 乘法：30
print(x / y)  # 除法：3.3333...（注意：這實際上返回一個浮點數）
print(x // y) # 整除：3（向下取整到最近的整數）
print(x % y)  # 餘數：1
print(x ** y) # 指數：1000

b. 浮點數

浮點數是有小數點的數字。

pi = 3.14159
gravity = 9.81

浮點數可以用於計算，就像整數一樣：

radius = 5
area = pi * (radius ** 2)
print(f"The area of the circle is {area:.2f}")  # 輸出：The area of the circle is 78.54

c. 複數

複數有實部和虛部，用'j'表示。

z = 2 + 3j
print(z.real)  # 輸出：2.0
print(z.imag)  # 輸出：3.0

2. 序列型態

a. 字符串（str）

字符串是字符序列，用單引號或雙引號括起來。

greeting = "Hello, World!"
name = 'Alice'
multi_line = """這是一個
多行
字符串。"""

字符串有許多有用的方法：

message = "Python is awesome"
print(message.upper())  # 輸出：PYTHON IS AWESOME
print(message.split())  # 輸出：['Python', 'is', 'awesome']
print(len(message))     # 輸出：20（字符串的長度）

b. 列表

列表是有序、可變的序列，用方括號表示。

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
mixed = [1, "two", 3.0, [4, 5]]

列表多功能且允許各種操作：

fruits.append("orange")  # 添加項目
fruits.remove("banana")  # 刪除項目
print(fruits[0])         # 透過索引訪問：apple
print(fruits[-1])        # 最後一個項目：orange
print(fruits[1:3])       # 切片：['cherry', 'orange']

c. 元組

元組是有序、不可變的序列，用括號表示。

coordinates = (4, 5)
rgb = (255, 0, 128)

元組與列表相似，但創建後不能修改：

print(coordinates[0])  # 透過索引訪問：4
# coordinates[0] = 6   # 這會引發錯誤

3. 映射型態：字典（dict）

字典存儲鍵值對，用大括號表示。

person = {
"name": "Bob",
"age": 30,
"city": "New York"
}

字典對於結構化資料非常有用：

print(person["name"])   # 透過鍵訪問：Bob
person["job"] = "Developer"  # 添加新的鍵值對
del person["age"]       # 刪除鍵值對
print(person.keys())    # 獲取所有鍵
print(person.values())  # 獲取所有值

4. 集合型態

a. 集合

集合是無序的獨特元素集合，用大括號表示。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
numbers = {1, 2, 3, 4, 5}

集合對於刪除重複項目和集合運算非常棒：

fruits.add("orange")
fruits.remove("banana")
print("apple" in fruits)  # 檢查成員：True

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
print(set1.union(set2))        # 聯合：{1, 2, 3, 4, 5}
print(set1.intersection(set2)) # 交集：{3}

b. 冻結集合

冻結集合是不可變的集合。

fs = frozenset([1, 2, 3])
# fs.add(4)  # 這會引發錯誤

Python資料型態轉換

有時，您需要將資料從一種型態轉換為另一種型態。Python提供了內置函數來達到此目的：

# 字符串轉整數
age_str = "25"
age_int = int(age_str)
print(age_int + 5)  # 輸出：30

# 整數轉字符串
number = 42
number_str = str(number)
print("The answer is " + number_str)  # 輸出：The answer is 42

# 字符串轉浮點數
price_str = "19.99"
price_float = float(price_str)
print(price_float * 2)  # 輸出：39.98

# 列表轉集合（刪除重複項目）
numbers = [1, 2, 2, 3, 3, 4, 5]
unique_numbers = set(numbers)
print(unique_numbers)  # 輸出：{1, 2, 3, 4, 5}

資料型態轉換函數

以下是常見的資料型態轉換函數的便捷表格：

函數	描述	示例
int(x)	將x轉換為整數	int("10") → 10
float(x)	將x轉換為浮點數	float("3.14") → 3.14
str(x)	將x轉換為字符串	str(42) → "42"
list(x)	將x轉換為列表	list("hello") → ['h', 'e', 'l', 'l', 'o']
tuple(x)	將x轉換為元組	tuple([1, 2, 3]) → (1, 2, 3)
set(x)	將x轉換為集合	set([1, 2, 2, 3]) → {1, 2, 3}
dict(x)	創建字典。x必須是鍵值對的序列	dict([('a', 1), ('b', 2)]) → {'a': 1, 'b': 2}
bool(x)	將x轉換為布爾值	bool(1) → True，bool(0) → False

請記住，這些函數不會改變原始值；它們會創建所需型態的新值。

這就是了，親愛的學生們！我們已經走過了Python資料型態的土地，從簡單的整數到複雜的字典。每種資料型態都是您編程工具箱中的一個強大工具，準備幫助您解決各種問題。

當您繼續您的Python冒險時，您會發現自己每天都在使用這些資料型態。它們是您程式的基石，編程食譜的食材。所以，盡情地玩弄它們，進行實驗，最重要的是，玩得開心！

記住，在編程中，就像在生活中一樣，並不是一開始就要做對。重要的是學習、成長和享受過程。所以，不要害怕犯錯誤 - 它們只是您成為Python大師道路上的踏脚石！

現在，勇往直前地編程吧！並永遠記住：在Python中，就像在生活中一樣，型態很重要！?✨

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