【Python】从基础到进阶（二）：了解Python语言基础以及数据类型转换、基础输入输出

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一、引言

在上一篇文章 【Python】从基础到进阶（一）：了解Python语言基础以及变量的相关知识 中，我们介绍了Python编程的基本概念、语法以及如何定义和使用变量。这为我们理解和编写Python代码奠定了坚实的基础。

在本篇文章中，我们将继续探讨Python语言的核心基础，重点关注数据类型转换和基础输入输出操作。这些知识对于编写功能丰富、交互性强的Python程序至关重要。数据类型转换使我们能够在不同类型的数据之间进行转换，从而实现更多的计算和操作。而输入输出操作则是我们与用户进行信息交互的基本手段。

通过阅读本篇文章，您将学会：

• 理解并应用数据类型转换方法
• 实现用户输入和程序输出的基本操作
• 使用Python编写简单的交互式程序

让我们从Python语言的基础知识开始，逐步深入到数据类型转换和基础输入输出的具体内容，继续我们的Python学习之旅。

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二、基本数据类型转换

在编写Python程序时，数据类型转换是一个常见且重要的操作。数据类型转换分为隐式转换和显式转换。了解如何在不同数据类型之间进行转换可以提高代码的灵活性和可维护性。

1. 隐式转换

隐式转换是指Python在需要时自动进行的数据类型转换。通常发生在混合类型的运算中。例如，将整数和浮点数相加时，Python会自动将整数转换为浮点数：

x = 10  # 整数
y = 3.5  # 浮点数
result = x + y
print(result)  # 输出 13.5，x 被隐式转换为浮点数

2. 显式转换

显式转换是通过使用内置函数手动进行的数据类型转换。以下是一些常用的显式转换方法及其使用详情：

函数	作用	示例
int(x)	将 x 转换成整数类型	int('123') 将字符串 '123' 转换为整数 123
float(x)	将 x 转换成浮点数类型	float('123.45') 将字符串 '123.45' 转换为浮点数 123.45
str(x)	将 x 转换为字符串	str(123) 将整数 123 转换为字符串 '123'
bool(x)	将 x 转换为布尔值	bool(0) 将整数 0 转换为布尔值 False
list(x)	将 x 转换为列表	list((1, 2, 3)) 将元组 (1, 2, 3) 转换为列表 [1, 2, 3]
tuple(x)	将 x 转换为元组	tuple([1, 2, 3]) 将列表 [1, 2, 3] 转换为元组 (1, 2, 3)
set(x)	将 x 转换为集合	set([1, 2, 2, 3]) 将列表 [1, 2, 2, 3] 转换为集合 {1, 2, 3}
dict(x)	将 x 转换为字典	dict([('a', 1), ('b', 2)]) 将列表 [('a', 1), ('b', 2)] 转换为字典 {'a': 1, 'b': 2}
frozenset(x)	将 x 转换为冻结集合（不可变集合）	frozenset([1, 2, 2, 3]) 将列表 [1, 2, 2, 3] 转换为冻结集合 frozenset({1, 2, 3})
complex(real [,imag])	创建一个复数	complex(1, 2) 创建一个复数 1+2j
repr(x)	将 x 转换为表达式字符串	repr(123) 将整数 123 转换为表达式字符串 '123'
eval(str)	计算在字符串中的有效 Python 表达式，并返回一个对象	eval('3 + 4') 计算字符串 '3 + 4' 中的表达式并返回 7
chr(x)	将整数 x 转换为一个字符	chr(97) 将整数 97 转换为字符 'a'
ord(x)	将一个字符 x 转换为它对应的整数值	ord('a') 将字符 'a' 转换为整数 97
hex(x)	将一个整数 x 转换为一个十六进制的字符串	hex(255) 将整数 255 转换为十六进制字符串 '0xff'
oct(x)	将一个整数 x 转换为一个八进制的字符串	oct(8) 将整数 8 转换为八进制字符串 '0o10'
bin(x)	将一个整数 x 转换为一个二进制的字符串	bin(10) 将整数 10 转换为二进制字符串 '0b1010'

使用 int()

将其他数据类型转换为整数。浮点数将被截断，小数部分会被移除；字符串必须包含有效的整数表示：

a = 3.7
b = int(a)
print(b)  # 输出 3

c = "10"
d = int(c)
print(d)  # 输出 10

e = "a123"
f = int(e)
print(f)  # 报错

使用 float()

将其他数据类型转换为浮点数。整数将被转换为对应的浮点数，字符串必须包含有效的浮点数表示：

a = 3
b = float(a)
print(b)  # 输出 3.0

c = "3.14"
d = float(c)
print(d)  # 输出 3.14

使用 str()

将其他数据类型转换为字符串。可以用于任何数据类型：

a = 10
b = str(a)
print(b)  # 输出 "10"

c = 3.14
d = str(c)
print(d)  # 输出 "3.14"

使用 bool()

将其他数据类型转换为布尔值。非零数值、非空字符串和非空数据结构（如列表、元组、字典等）都将被转换为 True，零数值、空字符串和空数据结构将被转换为 False：

a = 0
print(bool(a))  # 输出 False

b = 1
print(bool(b))  # 输出 True

c = ""
print(bool(c))  # 输出 False

d = "Hello"
print(bool(d))  # 输出 True

使用 list()

将其他可迭代对象（如字符串、元组等）转换为列表：

a = "hello"
b = list(a)
print(b)  # 输出 ['h', 'e', 'l', 'l', 'o']

c = (1, 2, 3)
d = list(c)
print(d)  # 输出 [1, 2, 3]

使用 tuple()

将其他可迭代对象（如字符串、列表等）转换为元组：

a = "hello"
b = tuple(a)
print(b)  # 输出 ('h', 'e', 'l', 'l', 'o')

c = [1, 2, 3]
d = tuple(c)
print(d)  # 输出 (1, 2, 3)

使用 set()

将其他可迭代对象（如字符串、列表等）转换为集合，集合中的元素是唯一的：

a = "hello"
b = set(a)
print(b)  # 输出 {'h', 'e', 'l', 'o'}

c = [1, 2, 2, 3]
d = set(c)
print(d)  # 输出 {1, 2, 3}

使用 dict()

将其他可迭代对象（如键值对的列表）转换为字典：

a = [('a', 1), ('b', 2)]
b = dict(a)
print(b)  # 输出 {'a': 1, 'b': 2}

c = (('x', 3), ('y', 4))
d = dict(c)
print(d)  # 输出 {'x': 3, 'y': 4}

使用 frozenset()

将其他可迭代对象（如字符串、列表等）转换为冻结集合，冻结集合是不可变的：

a = "hello"
b = frozenset(a)
print(b)  # 输出 frozenset({'h', 'e', 'l', 'o'})

c = [1, 2, 2, 3]
d = frozenset(c)
print(d)  # 输出 frozenset({1, 2, 3})

使用 complex()

创建一个复数，实部和虚部都可以是整数或浮点数：

a = 1
b = 2
c = complex(a, b)
print(c)  # 输出 (1+2j)

d = complex(1.5, 2.5)
print(d)  # 输出 (1.5+2.5j)

使用 repr()

将对象转换为表达式字符串，通常用于调试和开发：

a = 123
b = repr(a)
print(b)  # 输出 '123'

c = [1, 2, 3]
d = repr(c)
print(d)  # 输出 '[1, 2, 3]'

使用 eval()

计算字符串中的有效 Python 表达式，并返回一个对象：

a = '3 + 4'
b = eval(a)
print(b)  # 输出 7

c = '["a", "b", "c"]'
d = eval(c)
print(d)  # 输出 ['a', 'b', 'c']

使用 chr()

将整数转换为对应的字符：

a = 97
b = chr(a)
print(b)  # 输出 'a'

c = 65
d = chr(c)
print(d)  # 输出 'A'

使用 ord()

将字符转换为对应的整数值：

a = 'a'
b = ord(a)
print(b)  # 输出 97

c = 'A'
d = ord(c)
print(d)  # 输出 65

使用 hex()

将整数转换为十六进制字符串：

a = 255
b = hex(a)
print(b)  # 输出 '0xff'

c = 16
d = hex(c)
print(d)  # 输出 '0x10'

使用 oct()

将整数转换为八进制字符串：

a = 8
b = oct(a)
print(b)  # 输出 '0o10'

c = 64
d = oct(c)
print(d)  # 输出 '0o100'

使用 bin()

将整数转换为二进制字符串：

a = 10
b = bin(a)
print(b)  # 输出 '0b1010'

c = 255
d = bin(c)
print(d)  # 输出 '0b11111111'

通过掌握这些数据类型转换方法，您可以灵活地处理不同类型的数据，确保程序能够正确地执行各种操作。在接下来的章节中，我们将探讨如何进行基础输入和输出操作，以进一步增强程序的交互性。

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三、基本输入输出

在 Python 中，输入和输出是基本的操作。以下是一些常用的输入输出方法：

1. 输入（input）

input() 函数用于获取用户的输入，输入的数据类型为字符串。可以通过在括号中添加提示信息来提示用户输入：

name = input("请输入你的名字: ")
print("你好, " + name)

在这个示例中，程序会等待用户输入名字，并输出一条包含该名字的问候语。

2. 输出（print）

print() 函数用于将数据输出到控制台。可以输出多个值，并且可以使用不同的方式格式化输出内容：

# 输出单个值
print("Hello, World!")

# 输出多个值
print("你好", "世界")

# 使用 f-string 格式化输出
name = "Alice"
age = 30
print(f"名字: {name}, 年龄: {age}")

# 使用 format() 方法格式化输出
print("名字: {}, 年龄: {}".format(name, age))

# 使用百分号格式化输出
print("名字: %s, 年龄: %d" % (name, age))

3. 案例：输入姓名、年龄、身高以及体重，计算BMI指数。

variable = input("请输入你的名字:")
print("你好", variable)

age = input("请输入你的年龄:")
print("你今年", age, "岁了")

height = float(input("请输入你的身高(单位：米):"))
weight = float(input("请输入你的体重(单位：公斤):"))

bmi = weight / height ** 2
print("你的BMI指数为:", bmi)

if bmi < 18.5:
    print("您的体重过轻 ~@_@~")
elif 18.5 <= bmi < 25:
    print("您的体重在正常范围 ~@_@~")
elif 25 <= bmi < 28:
    print("您的体重过重 ~@_@~")
elif 28 <= bmi < 32:
    print("肥胖啦你！ ~@_@~")
else:
    print("严重肥胖啦~~~ ~@_@~")

4. 使用 pprint() 函数输出

pprint 模块的 pprint() 函数用于“漂亮打印”数据结构，使其输出格式更易于阅读，尤其是对于嵌套和复杂的数据结构（如字典和列表）。在处理复杂数据时，pprint 比 print 更适合用于调试和展示数据。

使用 pprint() 需要先导入 pprint 模块：

from pprint import pprint

# 示例数据结构
data = {
    'name': 'Alice',
    'age': 30,
    'children': [
        {'name': 'Bob', 'age': 5},
        {'name': 'Charlie', 'age': 3}
    ],
    'pets': {'dog': 'Fido', 'cat': 'Whiskers'}
}

# 使用 print 输出
print(data)

# 使用 pprint 输出
pprint(data)

输出结果比较：

# 使用 print 输出
{'name': 'Alice', 'age': 30, 'children': [{'name': 'Bob', 'age': 5}, {'name': 'Charlie', 'age': 3}], 'pets': {'dog': 'Fido', 'cat': 'Whiskers'}}

# 使用 pprint 输出
{'age': 30,
 'children': [{'age': 5, 'name': 'Bob'}, {'age': 3, 'name': 'Charlie'}],
 'name': 'Alice',
 'pets': {'cat': 'Whiskers', 'dog': 'Fido'}}

从输出结果可以看出，pprint() 会自动调整输出格式，使其更清晰易读，特别是当数据结构比较复杂时。

pprint() 还可以自定义输出格式。以下是一些常用的参数：

• indent: 指定每一级嵌套的缩进空格数，默认值为 1。
• width: 指定输出行的最大宽度，默认值为 80。
• depth: 指定最大嵌套层级，超出层级的数据将以省略号表示。
• compact: 如果为 True，则尽可能紧凑地打印数据结构。

示例：

pprint(data, indent=2, width=40, depth=2, compact=True)

打印结果：

{ 'age': 30,
  'children': [{...}, {...}],
  'name': 'Alice',
  'pets': { 'cat': 'Whiskers',
            'dog': 'Fido'}}

这将以更紧凑的方式打印数据结构，并且只显示到第二层嵌套。

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四、总结

在本文中，我们深入探讨了 Python 的数据类型转换和基本输入输出操作。通过这些知识，您可以灵活地在不同数据类型之间进行转换，并实现用户输入和程序输出的基本交互。

1. 数据类型转换

了解数据类型转换是编写健壮 Python 程序的关键。通过隐式转换和显式转换，您可以在不同数据类型之间进行转换，确保数据在不同的操作和计算中保持一致性。我们介绍了常用的转换方法，包括 int()、float()、str()、bool() 等，以及如何将数据转换为列表、元组、集合和字典等复杂数据结构。

2. 基本输入输出操作

输入和输出是程序与用户交互的基础。我们讨论了如何使用 input() 函数获取用户输入，以及如何使用 print() 函数输出信息。通过不同的格式化方法，如 f-string、format() 方法和百分号格式化，您可以灵活地输出各种格式的字符串。此外，使用 pprint() 函数可以更清晰地打印复杂数据结构，有助于调试和展示数据。

通过这些基本知识，您可以编写功能丰富、交互性强的 Python 程序。继续练习这些操作，并在实际项目中应用它们，将有助于您进一步掌握 Python 编程技能。

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