Python 中的變數與資料類型：Variable 與 Data Type 入門
Hong-Wei Wu
收錄於 Python 教學
1 前言
本篇是 Python 程式語言入門教學的第 3 篇文章。前一篇我們用 Python 程式碼實作了生活中的數學運算，知道一段 Expression 可以被算成一個結果。這篇要補上兩個更基礎、也更常用的觀念：Python 中的「資料類型」(Data Type) 與「變數」(Variable)。
這兩件事說白了就是：資料類型決定「這個值是什麼東西、能拿來做什麼運算」，變數則決定「這個值之後還能不能被拿出來用」。搞懂它們之後，程式才有辦法從一行算式長成一支真正會做事的程式。
2 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，而且可以被 Evaluate 成單一個 Value。所謂的「資料類型」(Data Type) 指的就是 Value 所屬的類別，每一個 Value 都有自己的 Data Type。以上圖為例，「2」的 Data Type 就是 Integer。
為什麼要在意 Data Type？因為 Python 會依照 Value 的類別，決定這個值可以做什麼運算。同樣一個加號，套在兩個數字上是相加，套在兩個字串上卻是把字接起來，這件事等一下就會看到。
Python 中最基本的三種 Data Type 為 Integer、Floating-Point 與 String：
- 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「單引號」或「雙引號」包覆起來。如上圖中的 ‘a’, ‘apple’, ‘bb’, ‘python’ 等等。
這裡有個很容易踩到的地方：100 和 '100' 在 Python 眼中是兩個完全不同的東西，前者是 Integer，後者是 String。
3 字串的基本運算
前一篇文章的運算都是針對 Integer 與 Floating-Point。在 Python 中，字串同樣可以做「加法」與「乘法」，只是意義不太一樣。
字串加法 (String Concatenation)
字串的加法就是把兩個字串接在一起。下方程式碼把字串
'app'與字串'le'相加，會得到字串'apple'。
'app' + 'le'字串乘法 (String Replication)
字串的乘法就是把同一個字串重複數次。下方程式碼把字串
'apple'與整數 2 相乘，會得到字串'appleapple'。
'apple' * 24 Syntax Error 與 Type Error
在前一篇文章中，我們透過 Expression 提到 Syntax Error 的意義：程式的「寫法」本身不合文法。字串就是個典型例子。在 Python 中，字串 (String) 必須由「成對」的引號包覆起來，少了任一邊，電腦就無法確定這個字串的範圍到哪裡結束，於是拋出 Syntax Error。
另一種常見的錯誤是 Type Error，發生在寫法沒問題、但 Data Type 兜不起來的時候。做 String Concatenation 時，必須是兩個 String 相加；如果其中一個不是 String，就會產生 Type Error。
同樣的道理，做 String Replication 時，必須是一個 String 乘以一個 Integer。把 Integer 換成 Floating-Point 一樣會產生 Type Error——畢竟把一個字串重複 2.5 次，本來就沒有合理的答案。
分清楚這兩種錯誤，除錯會快很多：Syntax Error 是「句子寫壞了」，回頭檢查引號、括號有沒有成對；Type Error 是「句子沒寫壞，但東西放錯種類」，回頭檢查參與運算的值分別是什麼 Data Type。
5 Python 中的變數
「變數」的英文為 Variable，是程式中非常重要的角色。變數在程式中扮演的角色像是一個「箱子」，我們可以把一個 Value 放進箱子裡。前面提到 Python 中 Value 的 Data Type 主要為 Integer、Floating-Point 與 String，所以箱子裡可以放一個 String ('apple')、一個 Integer (100)，當然也可以放一個 Floating-Point (13.5)。
把一個 Value 放入箱子中，也就是把一個 Value 存到變數裡的過程，稱為「Assignment」。在程式中，Assignment 是透過「等號」來完成。
以上圖為例，我們把 Integer (42) 存入 spam 這一個變數中，在 Python 中的寫法為：
spam = 42意思是把 Integer (42) Assign 到 Variable (spam) 中。要注意等號在這裡不是數學上的「相等」，而是「把右邊的值放進左邊的箱子」。我們在 Colab 的 Cell 中執行變數的名稱，就會顯示「目前」這個變數中所存放的數值。
spam再多新增一個變數：
num = 130把這兩個變數相加，就會顯示兩個變數中存放的數值相加後的結果。
spam + num也可以把相加後的結果存放回原來的變數中：
spam = spam + num這行是理解 Assignment 的關鍵：Python 會先算出右邊的 spam + num，再把結果放回 spam 這個箱子。如此一來，spam 變數原來存放的數值就會被取代掉，變成新的數值。
spam由上述的例子可以發現，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箱子裡存放的數值。
6 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，變數的名稱有三個限制條件：
必須是一個 word，不能包含 space
例如
apple、abc、animal都可以當變數名稱，app le就不行。word 中僅能使用字母、數字與底線
例如
apple_abc1是可以接受的，apple!?就不行。不可以是數字開頭
例如
a3是可以的，3a是不可以接受的。
除了這些硬性規定之外，還有個實務上的建議：變數名稱盡量取得看得懂。spam、num 拿來當教學範例沒問題，但真的在寫程式時，total_price 會比 a1 好維護太多。
7 結論
本篇文章介紹了 Python 中 Value 的三種基本 Data Type (Integer、Floating-Point、String)，以及字串的兩種運算 (Concatenation 與 Replication)，也說明了 Syntax Error 與 Type Error 的差別。後半段則帶到「變數」的概念：把變數想成箱子，用等號做 Assignment，並記得變數第一次被 Assign 時才會被建立出來。
下一篇文章將會撰寫第一個完整的程式：它可以接受使用者的輸入，根據輸入進行運算之後，再把結果顯示出來。
