Введение в программирование на языке Python

Встроенные типы данных

Как уже говорилось, все данные в Python представлены объектами. Имена являются лишь ссылками на эти объекты и не несут нагрузки по декларации типа. Значения встроенных типов имеют специальную поддержку в синтаксисе языка: можно записать литерал строки, числа, списка, кортежа, словаря (и их разновидностей). Синтаксическую же поддержку операций над встроенными типами можно легко сделать доступной и для объектов определяемых пользователями классов.

Следует также отметить, что объекты могут быть неизменчивыми и изменчивыми. Например, строки в Python являются неизменчивыми, поэтому операции над строками создают новые строки.

Карта встроенных типов (с именами функций для приведения к нужному типу и именами классов для наследования от этих типов):

• специальные типы: None, NotImplemented и Ellipsis ;
• числа;
  • целые
    • обычное целое int
    • целое произвольной точности long
    • логический bool
  • число с плавающей точкой float
  • комплексное число complex
• последовательности;
  • неизменчивые:
    • строка str ;
    • Unicode-строка unicode ;
    • кортеж tuple ;
  • изменчивые:
    • список list ;
• отображения:
  • словарь dict
• объекты, которые можно вызвать:
  • функции (пользовательские и встроенные);
  • функции-генераторы;
  • методы (пользовательские и встроенные);
  • классы (новые и "классические");
  • экземпляры классов (если имеют метод __call__ );
• модули;
• классы (см. выше);
• экземпляры классов (см. выше);
• файлы file ;
• вспомогательные типы buffer, slice.

Узнать тип любого объекта можно с помощью встроенной функции type().

Тип int и long

Два типа: int (целые числа) и long (целые произвольной точности) служат моделью для представления целых чисел. Первый соответствует типу long в компиляторе C для используемой архитектуры. Числовые литералы можно записать в системах счисления с основанием 8, 10 или 16:

# В этих литералах записано число 10
print 10, 012, 0xA, 10L

Набор операций над числами - достаточно стандартный как по семантике, так и по обозначениям:

>>> print 1 + 1, 3 - 2, 2*2, 7/4, 5%3
2 1 4 1 2
>>> print 2L ** 1000
107150860718626732094842504906000181056140481170553360744375038
837035105112493612249319837881569585812759467291755314682518714
528569231404359845775746985748039345677748242309854210746050623
711418779541821530464749835819412673987675591655439460770629145
71196477686542167660429831652624386837205668069376
>>> print 3 < 4 < 6,      3 >= 5,    4 == 4,    4 != 4  # сравнения
True False True False
>>> print 1 << 8,   4 >> 2,    ~4    # побитовые сдвиги и инверсия
256 1 -5
>>> for i, j in (0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1):
...   print i, j, ":", i & j, i | j, i ^ j  # побитовые операции
...
0 0 : 0 0 0
0 1 : 0 1 1
1 0 : 0 1 1
1 1 : 1 1 0

Значения типа int должны покрывать диапазон от -2147483648 до 2147483647, а точность целых произвольной точности зависит от объема доступной памяти.

Стоит заметить, что если в результате операции получается значение, выходящее за рамки допустимого, тип int может быть неявно преобразован в long:

>>> type(-2147483648)
<type 'int'>
>>> type(-2147483649)
<type 'long'>

Также нужно быть осторожным при записи констант. Нули в начале числа - признак восьмеричной системы счисления, в которой нет цифры 8:

>>> 008
  File "<stdin>", line 1
    008
      ^
SyntaxError: invalid token

Тип float

Соответствует C-типу double для используемой архитектуры. Записывается вполне традиционным способом либо через точку, либо в нотации с экспонентой:

>>> pi = 3.1415926535897931
>>> pi ** 40
7.6912142205156999e+19

Кроме арифметических операций, можно использовать операции из модуля math.

Из полезных встроенных функций можно вспомнить round(), abs().

Тип complex

Литерал мнимой части задается добавлением j в качестве суффикса (перемножаются мнимые единицы):

>>> -1j * -1j
(-1-0j)

Тип реализован на базе вещественного. Кроме арифметических операций, можно использовать операции из модуля cmath.

Тип bool

Подтип целочисленного типа для "канонического" обозначения логических величин. Два значения: True (истина) и False (ложь) - вот и все, что принадлежит этому типу. Как уже говорилось, любой объект Python имеет истинностное значение, логические операции можно проиллюстрировать с помощью логического типа:

>>> for i in (False, True):
...   for j in (False, True):
...     print i, j, ":", i and j, i or j, not i
...
...
False False : False False True
False True : False True True
True False : False True False
True True : True True False

Следует отметить, что Python даже не вычисляет второй операнд операции and или or, если ее исход ясен по первому операнду. Таким образом, если первый операнд истинен, он и возвращается как результат or, в противном случае возвращается второй операнд. Для операции and все аналогично.

Тип string и тип unicode

В Python строки бывают двух типов: обычные и Unicode-строки. Фактически строка - это последовательность символов (в случае обычных строк можно сказать "последовательность байтов"). Строки-константы можно задать в программе с помощью строковых литералов. Для литералов наравне используются как апострофы ( ' ), так и обычные двойные кавычки ( " ). Для многострочных литералов можно использовать утроенные апострофы или утроенные кавычки. Управляющие последовательности внутри строковых литералов задаются обратной косой чертой ( \ ). Примеры написания строковых литералов:

s1 = "строка1"
s2 = 'строка2\nс переводом строки внутри'
s3 = """строка3
с переводом строки внутри"""
u1 = u'\u043f\u0440\u0438\u0432\u0435\u0442'  # привет
u2 = u'Еще пример'    # не забудьте про coding!

Для строк имеется еще одна разновидность: необработанные строковые литералы. В этих литералах обратная косая черта и следующие за ней символы не интерпретируются как спецсимволы, а вставляются в строку "как есть":

my_re = r"(\d)=\1"

Обычно такие строки требуются для записи регулярных выражений (о них пойдет речь в лекции, посвященной обработке текстовой информации).

Набор операций над строками включает конкатенацию " + ", повтор " * ", форматирование " % ". Также строки имеют большое количество методов, некоторые из которых приведены ниже. Полный набор методов (и их необязательных аргументов) можно получить в документации по Python.

>>> "A" + "B"
'AB'
>>> "A"*10
'AAAAAAAAAA'
>>> "%s %i" % ("abc", 12)
'abc 12'

Некоторые методы строковых объектов будут рассмотрены в лекции, посвященной обработке текстов.

Тип tuple

Для представления константной последовательности (разнородных) объектов используется тип кортеж. Литерал кортежа обычно записывается в круглых скобках, но можно, если не возникают неоднозначности, писать и без них. Примеры записи кортежей:

p = (1.2, 3.4, 0.9)   # точка в трехмерном пространстве
for s in "one", "two", "three":  # цикл по значениям кортежа
  print s
one_item = (1,)
empty = ()
p1 = 1, 3, 9   # без скобок
p2 = 3, 8, 5,  # запятая в конце игнорируется

Использовать синтаксис кортежей можно и в левой части оператора присваивания. В этом случае на основе вычисленных справа значений формируется кортеж и связывается один в один с именами в левой части. Поэтому обмен значениями записывается очень изящно:

a, b = b, a