第一章：基本数据类型与基础运算

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在日常业务和数据分析中，我们会遇到各种类型的数据。例如，商品库存和交易笔数是整数，商品价格和利率是小数，用户姓名和订单编号是文本，而是否满足优惠条件则是“是”或“否”的逻辑状态。

编写程序时，需要用合适的方式在计算机中记录并计算这些数据。本章介绍 Python 中常用的三类数据：数值、文本和布尔值，以及变量的赋值与使用方法。扩展阅读介绍空值、小数误差、文本拆分和文件路径等内容。

第一部分：核心主线

案例代码可以分别保存为 .py 文件，在 VS Code 中运行。字符串以外的 # 到行末是注释，用于说明代码；Python 不执行注释。print(...) 把括号中的内容显示到终端；显示多项内容时，用逗号隔开，输出之间默认有一个空格。

1.1 变量与赋值

1.1.1 变量的概念：给数据起名字

在计算过程中，如果直接使用具体的数字或文字，代码不易看懂，也不方便在后面的计算中重复使用。**变量（Variable）**的作用，就是给具体的数据起一个名字，方便后续引用。

在 Python 中，可以使用等号 = 把数据赋值给一个变量：

案例：使用变量分别记录一件商品的基本交易信息，包括商品名称（文本）、单价（小数）、购买数量（整数）以及是否为会员（布尔值）。

# 记录一份商品交易信息
item_name = "无线降噪耳机"    # 文本，记录商品名称
unit_price = 299.0           # 小数，记录商品单价（元）
quantity = 3                 # 整数，记录购买数量（件）
is_member = True             # 布尔值，记录是否为会员

print(item_name)
print(unit_price)
print(quantity)
print(is_member)

输出：

无线降噪耳机
299.0
3
True

1.1.2 赋值语句的执行过程

在 Python 中，赋值操作通常称为名称绑定（Name Binding）。

执行语句 account_balance = 1000.0 时，计算机会按照“先右后左”的顺序执行：

1. 先计算等号右边的内容，得到一个值；
2. 再把等号左边的变量名与这个值绑定。

变量本身没有固定的类型，它只是指向具体数据的名字。如果给一个已经存在的变量赋新值，这个变量名就会指向新的数据：

案例：把账户余额从 1000 元更新为 850 元，再查看变量记录的值。

account_balance = 1000.0   # 初始余额为 1000.0 元
account_balance = 850.0    # 支出后，变量指向新的数值 850.0
print(account_balance)

输出：

850.0

1.1.3 变量命名规则

规范的命名可以让代码更容易阅读和修改。在 Python 中，给变量起名字需要遵守以下规则和习惯：

• 命名规则与课程约定：Python 也允许符合规则的中文变量名。本课程建议使用英文字母、数字和下划线 _；变量名不能以数字开头，也不能使用 if、class 等保留关键字。
• 区分大小写：Price、price 和 PRICE 会被当作三个不同的变量；
• 下划线命名法（snake_case）：建议全部使用小写字母，单词之间用下划线连接，例如 monthly_sales、discount_rate、customer_id；
• 尽量表达清楚含义：尽量不用无意义的单个字母，建议使用含义清晰的单词（例如用 quantity 表示数量，用 unit_price 表示单价）。

试一试（必做）：先预测账户余额案例最后输出什么，再把第二次赋值改为 account_balance = 1200.0，运行核对结果。

1.2 数值类型：整数与浮点数

在日常计算中，数值是最常用的数据类型。Python 中常用的数值类型主要有两种：

• 整数（int）：用于表示没有小数部分的数，例如销量、访问人数、期数、天数等。Python 整数没有固定的精度上限，可以表示很大的数；实际计算仍受可用内存等限制；
• 浮点数（float）：用于表示带有小数部分的数，例如价格、利率、温度、比率等。

1.2.1 常见的算术运算

Python 中常用的算术运算符如下：

案例：演示基础加法运算，将基本工资与绩效奖金相加计算出当月总收入。

base_salary = 8000
performance_bonus = 2500
total_income = base_salary + performance_bonus
print(total_income)

输出：

10500

案例：演示整除 // 与取模 % 的配合使用，将总天数换算为“整周数”以及“不足一周的剩余天数”。

total_days = 45
weeks = total_days // 7
remaining_days = total_days % 7
print("整周数:", weeks)
print("剩余天数:", remaining_days)

输出：

整周数: 6
剩余天数: 3

注意两条运算规则：

1. 对本章的整数、浮点数使用 /，得到浮点数：即使两个数能够整除，例如 8 / 4，计算结果也是浮点数 2.0，而不是整数 2。
2. 整除 // 会向下取整：取不超过实际商的最大整数值；操作数中有浮点数时，结果也用浮点数表示。对于正数运算，9 // 2 得到 4；对于负数运算，-9 // 2 的结果是 -5（因为实际商为 -4.5，向下取整得到 -5）。

1.2.2 复合赋值运算

在做数值累计或逐步调整数值时，可以使用复合赋值运算符简化书写：

案例：使用复合赋值运算符 += 和 -= 记录账户资金存入与支出的连续变动。

balance = 500.0
balance += 200.0   # 等价于: balance = balance + 200.0
balance -= 50.0    # 等价于: balance = balance - 50.0
print(balance)

输出：

650.0

案例：使用复合赋值运算符 *= 对商品价格进行打折计算并更新价格变量。

price = 120.0
price *= 0.85      # 打八五折，等价于: price = price * 0.85
print(price)

输出：

102.0

1.2.3 实际计算示例

装箱数量与运费计算

案例：结合整除 // 与取模 %，计算电商发货时所需的整箱数和剩余散件数，并分别核算整箱与散件的运费总和。

某电商仓库发货规则如下：每个纸箱装 12 件商品。现有 125 件同规格商品待发运：

• 整箱商品走标准货运，每箱运费 30 元；
• 不足一箱的剩余散件走普通快递，每件运费 5 元。

total_items = 125
box_capacity = 12

full_boxes = total_items // box_capacity      # 计算整箱数
loose_items = total_items % box_capacity      # 计算散件数

shipping_cost = (full_boxes * 30) + (loose_items * 5)

print("整箱数量:", full_boxes)
print("零散件数:", loose_items)
print("总运费（元）:", shipping_cost)

输出：

整箱数量: 10
零散件数: 5
总运费（元）: 325

试一试（必做）：把装箱案例的商品总数改为 120，先计算整箱数、散件数和运费，再运行核对。

1.3 字符串类型：文本数据

姓名、订单编号和收货地址都可以用**字符串（str）**表示。

1.3.1 书写与拼接字符串

单引号 '...' 和双引号 "..." 都用于书写字符串，前后的引号需要匹配。两个字符串可以用 + 拼接。

案例：记录客户姓名和商品名称，将它们组合成一条购买记录。

customer_name = '李明辉'
product_name = "燕麦奶"
message = customer_name + "购买了" + product_name
print(message)

输出：

李明辉购买了燕麦奶

1.3.2 索引与切片

索引是字符的位置编号。从左向右从 0 开始；从右向左，最后一个字符的索引为 -1。

切片用于取出一段文本。s[start:stop] 从索引 start 开始，取到 stop 之前。省略 start 表示从开头取，省略 stop 表示取到末尾。

案例：从报告标题中取出首尾字符、英文部分和中文部分。

report_title = "Python商业数据分析指南"
print(report_title[0])
print(report_title[-1])
print(report_title[0:6])
print(report_title[6:])

输出：

P
南
Python
商业数据分析指南

[0:6] 取出索引 0 到 5 的六个字符，不包含索引 6。两段 s[:k] 与 s[k:] 拼接起来仍是原字符串。切片的结束位置超出字符串长度时，会取到末尾；起点在终点之后时，这种未指定步长的切片得到空字符串。因此，不能对所有切片都用 stop - start 计算长度。

1.3.3 字符串不可修改

字符串中的字符不能直接改写。可以通过拼接、截取或替换取得处理后的字符串，再把它赋给变量；原字符串的内容不会因此改变。

案例：把商品编号最后的 A 改为 B，同时保留原编号。

product_code = "SKU-2024-A"
new_product_code = product_code[:-1] + "B"
print(product_code)
print(new_product_code)

# 取消下一行的注释会引发 TypeError：字符串不支持直接修改字符。
# product_code[-1] = "B"

输出：

SKU-2024-A
SKU-2024-B

1.3.4 常用字符串方法

字符串.方法名(...) 表示对这个字符串执行相应操作。下面的方法都会返回处理结果；需要保留结果时，用变量接收。

案例：去掉客户姓名两端的空格，得到可以放入通知中的姓名。strip() 去除首尾空白字符，包括空格和换行符。

raw_name = "   李明辉   "
customer_name = raw_name.strip()
print(customer_name)

输出：

李明辉

案例：更新通知中的配送状态。replace(old, new) 将匹配的旧文本替换为新文本。

message = "配送状态: 等待取件"
updated_message = message.replace("等待取件", "已出库")
print(updated_message)

输出：

配送状态: 已出库

案例：将优惠码转成大写，将邮箱地址中的英文字母转成小写，观察 upper() 与 lower() 的结果。

coupon_code = "spring2026sale"
email = "STUDENT@EXAMPLE.COM"
print(coupon_code.upper())
print(email.lower())

输出：

SPRING2026SALE
student@example.com

1.3.5 格式化字符串（f-string）

在字符串引号前加 f，再用 {变量名} 放入变量的值。{amount:.2f} 表示将 amount 按两位小数显示；这个格式只改变输出文字，不修改数值本身。

案例：把客户姓名与订单金额组合成付款通知，金额显示两位小数。

customer_name = "赵琳"
order_amount = 4520.3789
message = f"客户 {customer_name}，订单金额: ¥{order_amount:.2f}"
print(message)

输出：

客户 赵琳，订单金额: ¥4520.38

用计算结果生成通知

案例：按固定年利率计算五年后的本息合计，并用两位小数显示结果。

本例假定每年把利息计入本金，下一年继续计息，计算公式为：

其中 P 为投资本金，r 为年利率，t 为投资期限（年）。计算 10 万元本金在年利率 3.5\% 的条件下，存满 5 年后的本息总额：

principal = 100000.0   # 本金: 100,000 元
annual_rate = 0.035    # 年利率: 3.5%
years = 5              # 投资期限: 5 年

future_value = principal * ((1 + annual_rate) ** years)
print(f"5 年后本息合计: {future_value:.2f} 元")

输出：

5 年后本息合计: 118768.63 元

试一试（必做）：给定 phone = "13812345678"，用切片和拼接把中间四位换成 ****，得到 138****5678。先写出要保留的两段，再组合结果。

1.4 布尔类型与条件逻辑

在很多业务场景中，我们需要判断某个条件是否成立（例如余额是否足够、是否满足优惠条件）。这种表示“成立”或“不成立”的状态用**布尔类型（bool）**表示，它只有两个值：True（真）和 False（假）。

1.4.1 比较运算符

对本章的数字或字符串进行适用的比较，可以判断大小或相等关系，得到布尔值：

案例：通过比较运算符 >= 比较账户现有余额与应缴学费，判断当前资金是否足以支付。

account_balance = 420.0
course_fee = 450.0

has_enough_funds = account_balance >= course_fee
print(f"账户余额是否充足: {has_enough_funds}")

输出：

账户余额是否充足: False

1.4.2 逻辑运算符与短路求值

当需要组合多个条件时，可以使用 and（且）、or（或）、not（非）。本节用它们组合布尔值或比较表达式：

• and（逻辑且）：所有条件都为真时，结果才为 True；
• or（逻辑或）：只要有一个条件为真，结果就是 True；
• not（逻辑非）：把真假结果取反。

案例：组合使用 or、and 和 not，根据订单金额是否达标、是否为会员、是否处于受限名单等多项规则，综合判断客户是否享受免运费权益。

# 电商促销包邮条件判断:
# 规则: 订单满 99 元 或 属于会员，且 客户不在受限名单中
cart_total = 85.0
is_vip = True
is_restricted = False

qualifies_free_shipping = (cart_total >= 99.0 or is_vip) and (not is_restricted)
print(f"是否享受免运费: {qualifies_free_shipping}")

输出：

是否享受免运费: True

短路求值（Short-Circuit Evaluation）： Python 计算逻辑条件时，会根据前面的结果决定是否继续计算：

• 在 A and B 中，如果 A 已经是 False，整个条件肯定不成立，Python 不会再去计算 B；
• 在 A or B 中，如果 A 已经是 True，整个条件肯定成立，Python 也不会再去计算 B。

这个特点常用来避免除以零等报错情况：

案例：利用 and 的短路求值特性，在计算每笔交易的平均金额前先判断交易笔数是否大于 0，防止因笔数为零导致除以零报错。

transaction_count = 0
total_sales = 1000.0
# 若 transaction_count 为 0，前一个条件为 False，触发短路，不会执行后面的除法
is_high_average = (transaction_count > 0) and ((total_sales / transaction_count) > 200.0)
print(is_high_average)

输出：

False

1.5 类型检测与类型转换

Python 对数据类型有明确的区分。例如，文字 "50" 和数字 10 不能直接用 + 相加，否则程序会报错（TypeError）。

1.5.1 查看数据类型：type()

内置函数 type() 用来查看数据属于哪种类型：

案例：使用内置函数 type() 分别查看整数、浮点数、字符串和布尔值在 Python 中的具体类型名称。

print(type(500))
print(type(18.5))
print(type("上海"))
print(type(True))

输出：

<class 'int'>
<class 'float'>
<class 'str'>
<class 'bool'>

1.5.2 类型转换

当读到的价格或数量是文本时，需要先转换成数字，才能参与数值计算。下面先用字符串表示这些原始数据：

案例：将输入的文本格式单价与数量分别转换为浮点数与整数以进行打折计算，并将整数订单号转换为文本完成编码拼接。

# 1. 文本转换成数字
raw_price = "199.9"
clean_price = float(raw_price)       # 转换为浮点数
discounted_price = clean_price * 0.9
print(discounted_price)

raw_quantity = "25"
quantity = int(raw_quantity)         # 转换为整数
print(quantity + 5)

# 2. 数字转换成文本
order_id = 10086
order_code = "ORD-" + str(order_id)
print(order_code)

# 3. 浮点数转整数（直接去掉小数部分，不作四舍五入）
print(int(8.99))

输出：

179.91
30
ORD-10086
8

注意转换错误： 如果文字本身不是合法的数字形式，例如 int("abc") 或 int("12.5")，转换会直接报错（ValueError）。需要保留小数时使用 float()。可以尝试这些输入，阅读错误类型和出错位置。

主线练习（必做）

练习 1：订单通知与手机号脱敏

任务：清理客户姓名，将手机号中间四位替换为星号，计算已确定优惠金额后的实付款，生成订单通知。

已知 raw_name = " 李明辉 "、phone = "13812345678"、raw_total = "388.50"、payment_status = "PAID"。该订单已经满足满减条件，优惠金额为 40 元。

先清理姓名，再提取手机号两端的字符；把金额文本转成数字后计算实付款。预期输出：

客户 李明辉 (138****5678) 订单实付: ¥348.50，支付状态: PAID。

练习 2：判断余额是否足够

任务：计算购物总额，判断现有余额能否支付，并判断是否符合给定的免运费条件。

商品单价为 28.5 元，购买 4 件，账户余额为 120 元。免运费规则为“商品总额达到 99 元，或购买者是会员”；假定本次购买者不是会员。依次输出商品总额、余额是否足够支付商品总额、是否符合免运费条件。

预期结果分别为 114.0、True、True。再把余额改为 100 元，预测哪些结果会变化，运行核对。此题只判断条件，不要求根据条件选择不同的计算步骤。

第二部分：扩展阅读

以下内容可按需要选读。主线练习不要求使用扩展阅读中的列表、Decimal 或其他扩展用法。

1.6 空值：None

None 可以表示尚未提供的数据，例如没有填写的配送备注。它的类型是 NoneType，与数字 0、空字符串 "" 不同。

案例：记录尚未填写的配送备注，检查它是否为 None。

delivery_note = None
print(delivery_note is None)

输出：

True

is None 检查是否为 None 对象。is 比较对象身份，== 比较值；检查 None 通常使用 is None。Python 编写建议。

1.7 浮点数的小数误差

1.7.1 观察误差

案例：计算 0.1 + 0.2，查看结果是否与 0.3 完全相等。

result = 0.1 + 0.2
print(result)
print(result == 0.3)

输出：

0.30000000000000004
False

许多十进制小数无法用有限位二进制精确表示。常见 Python 实现使用有限精度的二进制浮点数保存 float，存储和运算时会发生舍入。例如，0.1 保存的近似值略大于精确的十分之一。浮点数说明。

金额显示为两位小数，只改变显示格式，不会消除底层数值的近似误差。

1.7.2 近似比较：math.isclose()

Python 自带的标准库包含一些可直接使用的工具。import math 把 math 模块引入当前程序，之后可以通过 math.功能名(...) 使用其中的功能。

案例：判断刚才的两个计算结果是否足够接近。

import math

val_a = 0.1 + 0.2
val_b = 0.3
print(math.isclose(val_a, val_b))

输出：

True

isclose() 根据允许的误差范围作比较。本例使用默认设置；处理测量或统计数据时，需要根据具体问题选择误差范围。

1.7.3 十进制计算：Decimal

decimal 是标准库模块，Decimal 是其中用于十进制计算的类型。from decimal import Decimal 将这个名称引入程序，随后可以直接使用 Decimal(...)。

案例：用金额文本建立 Decimal 数值，计算 0.1 与 0.2 的十进制和。

from decimal import Decimal

price_a = Decimal("0.1")
price_b = Decimal("0.2")
exact_sum = price_a + price_b
print(exact_sum)
print(exact_sum == Decimal("0.3"))

输出：

0.3
True

这里从字符串构造 Decimal，避免先把金额转换成二进制浮点数。Decimal 运算也有精度和舍入规则，例如三分之一仍无法写成有限位十进制小数；结算时还需要明确保留几位小数，以及何时、如何舍入。Decimal 说明。

1.8 其他数据的真值

bool(...) 可以查看一个值在条件判断中对应的真假结果。本章涉及的值中，None、False、0、0.0 和空字符串 "" 对应 False；非零数值和非空字符串对应 True。

案例：检查检索词是否为空，并观察文本 "False" 与布尔值 False 的区别。

search_term = "Python"
print(bool(search_term))
print(bool(""))
print(bool("False"))
print(bool(False))

输出：

True
False
True
False

bool("False") 为 True，因为它检查字符串是否为空，不会把单词翻译成真假值。

案例：检查评分是否缺失。评分 0.0 是已填写的正常数值，不能仅凭真值判断它是否缺失。

user_rating = 0.0
print(bool(user_rating))
print(user_rating is None)

输出：

False
False

and 和 or 可以返回参与运算的原值，并不总是返回布尔值。x or y 在 x 为真时返回 x，否则返回 y；x and y 在 x 为假时返回 x，否则返回 y。布尔操作说明。

案例：昵称为空时，使用默认显示名称。

nickname = ""
display_name = nickname or "未填写昵称"
print(display_name)

输出：

未填写昵称

将昵称改为自己的姓名，再运行观察。涉及 0 这样的有效数值时，需要先确认默认值规则是否适合。

1.9 多行文本、转义字符与原始字符串

1.9.1 多行文本

三引号可以书写跨越多行的字符串。

案例：把收货地址分成两行保存并显示。

shipping_address = """北京市海淀区
中关村南大街5号"""
print(shipping_address)

输出：

北京市海淀区
中关村南大街5号

1.9.2 转义字符

字符串中的反斜杠与后面的字符可以组成转义序列：\n 表示换行，\t 表示制表符，\\ 表示一个反斜杠。需要在字符串中写出与外层相同的引号时，可以使用 \' 或 \"。

案例：用 \n 将课程名称和教室安排显示在两行。

print("课程: Python\n教室: A203")

输出：

课程: Python
教室: A203

1.9.3 原始字符串

Windows 路径常用反斜杠，例如 C:\data\new_reports.csv。普通字符串中的 \n 会被当成换行。原始字符串在引号前加 r，保留这里的反斜杠。

案例：保存并显示一个 Windows 文件路径。

report_path = r"C:\data\new_reports.csv"
print(report_path)

输出：

C:\data\new_reports.csv

原始字符串也有书写限制：不能以奇数个反斜杠紧接结束引号。例如，需要表示目录末尾的一个反斜杠时，可用普通字符串中的 \\。字符串规则。

1.10 关键字与内置名称

if、for、class 等保留关键字有语法用途，不能用作普通变量名。keyword 模块可以查询它们。

案例：检查 class 与 price 是否为保留关键字。

import keyword

print(keyword.iskeyword("class"))
print(keyword.iskeyword("price"))

输出：

True
False

可以自行运行 print(keyword.kwlist) 查看当前 Python 版本的完整保留关键字列表。

str、sum、max 等是内置名称。把变量命名为 str，会使当前作用域中的 str 指向新值，妨碍后面用这个名字调用原来的功能。

案例：使用 order_id 保存订单编号，再用内置的 str() 把编号转换为文本。

order_id = 10086
order_code = "ORD-" + str(order_id)
print(order_code)

# 如果先执行 str = 500，再调用 str(order_id)，会引发 TypeError。

输出：

ORD-10086

1.11 文本拆分与连接：认识列表结果

1.11.1 split() 与列表中的元素

**列表（list）**按顺序保存多个值，写在方括号 [] 中，用逗号分隔。split() 将字符串按指定分隔符拆分，返回一个列表。

案例：拆分包含城市、区名和邮编的文本，再取出其中的邮编。

raw_record = "   Beijing, Chaoyang, 100020   "
clean_record = raw_record.strip()
fields = clean_record.split(", ")
print(fields)
print(fields[2])

输出：

['Beijing', 'Chaoyang', '100020']
100020

fields[2] 取得列表中索引为 2 的第三个元素，这里是整个字符串 "100020"；字符串索引则取得其中的一个字符。列表的增删改和遍历将在容器章节中介绍。

本例用的是逗号后跟一个空格的分隔符 ", "。把它改为 ","，比较返回的各段文本有何变化。

1.11.2 join() 连接文本

分隔符.join(列表) 可以用指定分隔符连接列表中的字符串元素。

案例：把年、月、日三个字符串连接成日期文本。

date_elements = ["2026", "09", "05"]
iso_date = "-".join(date_elements)
print(iso_date)

输出：

2026-09-05

这里三个元素都是字符串；join() 不会自动把数字转换为字符串。

1.12 编号补零

f-string 中的 :05d 把整数按至少五位宽度显示，不足的位数在前面补零。它不会把更长的整数截短。

案例：把整数编号 86 显示为五位编号 00086。

invoice_no = 86
print(f"编号: {invoice_no:05d}")

输出：

编号: 00086

扩展练习（选做）

练习 1：解析完整订单记录

任务：拆分订单文本，提取姓名、手机号、金额和状态，生成与主线练习相同的通知。需要 §1.11 的列表与拆分知识。

原始数据为 raw_record = " USER:李明辉;PHONE:13812345678;TOTAL:388.50;STATUS:PAID "。本题保证四个字段齐全且顺序固定，订单已满足满减条件，优惠金额为 40 元。

先用分号拆分字段，再用冒号分开每个字段的名称与内容。提取手机号和金额后，完成脱敏、类型转换与实付款计算。预期输出：

客户 李明辉 (138****5678) 订单实付: ¥348.50，支付状态: PAID。

练习 2：比较两种分期方案

任务：按给定规则计算分期费用，分别用 float 与 Decimal 计算并比较结果。需要 §1.7 的 Decimal 知识。

账单本金为 12,000 元。方案 A 分 3 期，每期手续费为原始本金的 0.75%；方案 B 分 6 期，每期手续费为原始本金的 0.65%。本金在各期平均分摊。

计算每期本金、每期手续费、总手续费，以及 B 比 A 多出的总手续费。用下面的金额核对：

两方案总手续费相差 198 元。这组数据的 float 与 Decimal 结果可能显示相同金额；结合 0.1 + 0.2 的例子，说明为什么一次结果相同不足以证明所有小数计算都精确。

参考资料

命名与类型的进一步说明可查阅 Python 标识符规则和内置类型。

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