【python系列】python数据类型的分类和比较

一、数据类型的定义

在程序设计的类型系统中，数据类型（英语：Data type），又称资料型态、资料型别，是用来约束数据的解释。——Wikipedia

从定义我们可以看出来，数字类型的理解最主要的是约束数据的解释，每个类型都有他们自己所使用得场景，这个就是数字类型的分类，分类的结果可以方便我们更好的理解。

从官网可以看到，python所使用得数字类型有很多：
在这里插入图片描述

二、数据类型的分类

短时间内掌握所有的数字类型是不现实的，如果要学习我们可以先从数字类型的分类开始学习。
怎么理解呢？我们从日常生活中出发，我们首先会想到，生活中最常接触的是语言，语言做下分类就涉及到文字和数字，分别对应得是字符串和数字类型。
再进一步，我们为了更好的理解，字符串和数字类型就涉及到做区分，又分为有序和无序，有序的数据类型分为文本序列类型、序列类型、映射类型和二进制序列类型，无序的数据类型为集合类型。还有一种类型是既不属于有序类型，又不属于无序类型，我们给它加个名称叫特殊类型，主要有以下几种数字类型、布尔类型、空类型、函数类型、迭代器与生成器、省略类型、模块与类。

有序数据类型	无序数据类型	特殊数据类型
字符串、序列类型、映射类型、二进制序列类型	集合类型	数字类型、布尔类型、空类型、函数类型、迭代器与生成器、省略类型、模块与类
str、list、tuple、range、dict、bytes, bytearray, memoryview	set、frozenset	int、float、complex、bool、NoneType、function、generator、ellipsis、module、class

还涉及到很多未分类的数据类型，就又涉及到数据类型的再一次分类，我们这里暂时先不涉及，因为学习编程开发要循序渐进，先抓住重点，后面再进行了解和补充。

三、数据类型的比较

我们既然已经区分了有序数据类型、无序数据类型、特殊数据类型，那么我就需要进行比较，比较每个数据类型之间的差异。

1. 有序的数据类型

有序的数据类型是指其元素存储的顺序固定，并且能够通过索引或迭代保持这种顺序。

常见的有序数据类型

list（列表）：可变类型，元素按插入顺序存储，支持索引访问。

lst = [1, 2, 3]
print(lst[0])  # 输出 1

tuple（元组）：不可变类型，元素按插入顺序存储，支持索引访问。

tup = (1, 2, 3)
print(tup[0])  # 输出 1

str（字符串）：不可变类型，字符按插入顺序存储，支持索引访问。

s = "hello"
print(s[0])  # 输出 'h'

dict（字典，Python 3.7+）：插入顺序保留，支持键值对访问。

d = {"a": 1, "b": 2}
print(list(d.keys()))  # 输出 ['a', 'b']

range（范围对象）：表示一系列连续整数，按顺序生成。

r = range(5)
print(list(r))  # 输出 [0, 1, 2, 3, 4]

bytes（不可变二进制序列）：不可变类型，按插入顺序存储，支持索引和切片操作。

b = b'hello'
print(b[0])     # 输出 104 (ASCII 'h')
print(b[1:3])   # 输出 b'el'

bytearray（可变二进制序列）：可变类型，按插入顺序存储，支持索引和切片操作。

ba = bytearray(b'hello')
ba[0] = ord('H')  # 修改第一个字节
print(ba)         # 输出 bytearray(b'Hello')

memoryview（内存视图）：提供对二进制数据的有序视图，支持索引和切片操作。

mv = memoryview(b'hello')
print(mv[0])      # 输出 104 (ASCII 'h')
print(mv[1:3].tobytes())  # 输出 b'el'

2. 无序的数据类型

无序的数据类型是指其内部存储顺序不固定，无法通过索引访问元素，顺序可能因操作而变化（如插入或删除元素）。
常见的无序数据类型

set（集合）：存储不重复元素，无特定顺序

s = {1, 2, 3}
print(s)  # 输出可能是 {1, 2, 3}，但顺序无法保证

frozenset（不可变集合）：类似集合，但不可变。

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

3.特殊的数据类型

既不属于有序，也不属于无序的类型大多是原子类型或特殊类型，它们不存储多个元素，无法体现顺序性。这些类型在 Python 中用于表示单个值、逻辑操作、或用于组织代码。

1. 数字类型

int, float, complex
- 它们是单独的值，不是容器类型，因此不涉及顺序。

2. 布尔类型

bool
- 它只包含 True 和 False 两个值，不涉及多个元素的排列。

3. 空类型

NoneType
- 表示“无值”或“空”，只有一个值 None，无存储顺序。

4. 函数类型

function
- 表示可执行的逻辑操作，而非数据的存储和排列。

5. 迭代器与生成器

generator
- 按需生成数据，但生成后无法再次访问已生成的数据。

6. 省略类型

ellipsis
- 仅有 … 一个值，常用于占位或省略操作。

7. 模块与类

module, class
- 用于代码的组织和定义，不存储具体的数据元素。

4. 对比总结

数据类型	是否有序	可变性	备注
str	有序	不可变	存储字符序列
list	有序	可变	常用序列类型
tuple	有序	不可变	用于不可变类型
dict(python3.7+)	有序	可变	保留插入顺序
range	有序	不可变	按顺序生成整数
bytes	有序	不可变	二进制不可变序列
bytearray	有序	可变	二进制可变序列
memoryview	有序	可变视图	对二进制数据的高效操作
set	无序	可变	无重复元素，操作后顺序可能改变
frozenset	无序	不可变	无重复元素，适合需要哈希的情况
int, float, complex	不适用	不可变	单个值，不涉及顺序
bool	不适用	不可变	单个值，不涉及顺序
NoneType	不适用	不可变	表示“无值”
function	不适用	不可变	可执行的逻辑操作
generator	不适用	不可变	按需生成数据，生成后不可重复迭代
ellipsis	不适用	不可变	仅有一个值 …
module	不适用	可变	用于代码组织，存储代码的对象
class	不适用	可变	用户定义类型，表示行为和状态