Python 中的變數與資料類型

前言 & 概述

本篇為 Python 程式語言入門教學的第 3 篇文章。在前一篇文章中，我們透過 Python 程式碼實現生活中的數學運算。在這篇文章中，我們將會了解 Python 中「變數」(Variable) 的概念以及資料類型 (Data Type)。

Python 中的資料類型

在前一篇文章中，我們了解到 Expression 其實就是由 Value 與 Operator 所組成的，且可以被 Evaluate 成單一個 Value。所謂的「資料型態」(Data Type) 指的就是 Value 所屬的類別。每一個 Value 都有自己的 Data Type。例如，上圖中「2」的 Data Type 即為 Integer。

Python 中最基本的三種 Data Type 為：Integer、Floating-Point 與 String。以下分別介紹這三種 Data Type 的觀念。

• Integer : 縮寫為「int」，指的是「整數」。如上圖中的 1, 2, -4, 0, 12, 700 等等。
• Floating-Point : 縮寫為「float」，指的是帶有「小數點」的數字。如上圖中的 -12.5, 13.7, 77.89, 34.567 等等。
• String : 縮寫為「str」，指的是「字串」，由英文中的「單引號」或「雙引號」包覆起來。如上圖中的 ‘a’, ‘apple’, ‘bb’, ‘python’ 等等。

字串的基本運算

在前一篇文章中，我們透過 Python 程式碼實現生活中的數學運算，主要是針對 Integer 與 Floating-Point 的運算。在 Python 中，我們也可以對字串進行「加法」與「乘法」運算。

• 字串加法 (String Concatenation)
  字串的加法就是將兩個字串相接在一起，在下方程式碼中，將字串 ‘app’ 與字串 ‘le’ 相加後，將會得到字串 ‘apple’。
'app' + 'le'
• 字串乘法 (String Replication)
  字串的乘法就是將同一個字串重複數次，在下方程式碼中，將字串 ‘apple’ 與整數 2 相乘後，將會得到字串 ‘appleapple’。
'apple' * 2

Syntax Error 與 Type Error

在前一篇文章中，我們透過 Expression 提到 Syntax Error 的意義。在 Python 中，字串 (String) 必須由「成對」的引號包覆起來，如果少了任一邊的引號，電腦就無法確定這個字串的範圍在哪裡，同樣也會產生 Syntax Error。

此外，在進行字串的加法 (String Concatenation) 與乘法 (Replication) 時，必須確保 Data Type 的正確性，否則會產生 Type Error 的錯誤。如上圖所示，進行 String Concatenation 時，必須是兩個 String 的相加，如果其中一個不是 String 就會產生 Type Error。

同樣的，在進行 String Replication 時，必須是一個 String 乘以一個 Integer，如果將 Integer 改成 Floating-Point，當然也會產生 Type Error。

Python 中的變數

「變數」的英文為 Variable，是程式中重要的角色。變數在程式中所扮演的角色像是一個「箱子」，我們可以將一個 Value 放到箱子中。在前面提到，Python 中 Value 的 Data Type 主要為 Integer、Floating-Point 與 String。因此，我麼可以將一個 String (‘apple’) 放入箱子中，也可以將一個 Integer (100) 放入箱子中，當然也可以將一個 Floating-Point (13.5) 放入箱子中。

將一個 Value 放入箱子中，也就是將一個 Value 存在變數中的過程稱為「Assignment」。在程式中，Assignment 是透過「等號」來完成。

以上圖為例，我們將 Integer (42) 存入 spam 這一個變數中，在 Python 中的寫法為：

spam = 42

表示將 Integer (42) Assign 到 Variable (spam) 中。我們在 Colab 的 Cell 中執行變數的名稱，就會顯示「目前」這格變數中所存放的數值。

spam

我們再多新增一個變數：

num = 130

並將這兩個變數相加，即會顯示兩個變數中存放的數值相加後的結果。：

spam + num

我們也可以將相加後的結果存放到原來的變數中：

spam = spam + num

如此一來，spam 變數原來存放的數值將會取代掉，變成新的數值。

spam

由上述的例子我們可以發現，當一個變數「第一次」被 Assign 一個 Value 時，該變數 (箱子) 就會被創造出來。在之後的程式中，我們可以不斷替換這個變數 (箱子) 中所存放的數值。

變數名稱

在前面的例子中，我們新增了兩個變數，名字分別為 ‘spam’ 與 ‘num’。在 Python 中，針對變數的名稱有三個限制條件：

1. 必須是一個 word 不能包含 space
   例如，’apple’、’abc’、’animal’ 都可以是變數名稱。 ‘app le’ 就不可以。
2. word 中僅使用字母、數字與底線
   例如，’apple_abc1′ 是可以接受的。 ‘apple!?’ 就不可以。
3. 不可以是數字開頭
   例如，’a3′ 是可以的。 ‘3a’ 是不可以接受的。

結語

在本篇文章中，我們學習了 Python 中 Value 的 Data Type 以及變數 (Variable) 的概念，也學會進行字串的運算 (Concatenation 與 Replication)。在下一篇文章中，我們將會學習撰寫第一個完整的程式，將可以接受使用者的輸入，並根據使用者的輸入進行運算後再顯示出來。