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3.2 基本数据类型
3.2 基本数据类型
当谈及计算机中的数据时,我们会想到文本、图片、视频、语音、3D 模型等各种形式。尽管这些数据的组织形式各异,但它们都由各种基本数据类型构成。
基本数据类型是 CPU 可以直接进行运算的类型,在算法中直接被使用,主要包括以下几种。
- 整数类型
byte
、short
、int
、long
。 - 浮点数类型
float
、double
,用于表示小数。 - 字符类型
char
,用于表示各种语言的字母、标点符号甚至表情符号等。 - 布尔类型
bool
,用于表示“是”与“否”判断。
基本数据类型以二进制的形式存储在计算机中。一个二进制位即为 1 比特。在绝大多数现代操作系统中,1 字节(byte)由 8 比特(bit)组成。
基本数据类型的取值范围取决于其占用的空间大小。下面以 Java 为例。
- 整数类型
byte
占用 1 字节 = 8 比特 ,可以表示 28 个数字。 - 整数类型
int
占用 4 字节 = 32 比特 ,可以表示 232 个数字。
表 3-1 列举了 Java 中各种基本数据类型的占用空间、取值范围和默认值。此表格无须死记硬背,大致理解即可,需要时可以通过查表来回忆。
表 3-1 基本数据类型的占用空间和取值范围
类型 | 符号 | 占用空间 | 最小值 | 最大值 | 默认值 |
---|---|---|---|---|---|
整数 | byte | 1 字节 | −27 (−128) | 27−1 (127) | 0 |
short | 2 字节 | −215 | 215−1 | 0 | |
int | 4 字节 | −231 | 231−1 | 0 | |
long | 8 字节 | −263 | 263−1 | 0 | |
浮点数 | float | 4 字节 | 1.175×10−38 | 3.403×1038 | 0.0f |
double | 8 字节 | 2.225×10−308 | 1.798×10308 | 0.0 | |
字符 | char | 2 字节 | 0 | 216−1 | 0 |
布尔 | bool | 1 字节 | false | true | false |
请注意,表 3-1 针对的是 Java 的基本数据类型的情况。每种编程语言都有各自的数据类型定义,它们的占用空间、取值范围和默认值可能会有所不同。
- 在 Python 中,整数类型
int
可以是任意大小,只受限于可用内存;浮点数float
是双精度 64 位;没有char
类型,单个字符实际上是长度为 1 的字符串str
。 - C 和 C++ 未明确规定基本数据类型的大小,而因实现和平台各异。表 3-1 遵循 LP64 数据模型,其用于包括 Linux 和 macOS 在内的 Unix 64 位操作系统。
- 字符
char
的大小在 C 和 C++ 中为 1 字节,在大多数编程语言中取决于特定的字符编码方法,详见“字符编码”章节。 - 即使表示布尔量仅需 1 位(0 或 1),它在内存中通常也存储为 1 字节。这是因为现代计算机 CPU 通常将 1 字节作为最小寻址内存单元。
那么,基本数据类型与数据结构之间有什么联系呢?我们知道,数据结构是在计算机中组织与存储数据的方式。这句话的主语是“结构”而非“数据”。
如果想表示“一排数字”,我们自然会想到使用数组。这是因为数组的线性结构可以表示数字的相邻关系和顺序关系,但至于存储的内容是整数 int
、小数 float
还是字符 char
,则与“数据结构”无关。
换句话说,基本数据类型提供了数据的“内容类型”,而数据结构提供了数据的“组织方式”。例如以下代码,我们用相同的数据结构(数组)来存储与表示不同的基本数据类型,包括 int
、float
、char
、bool
等。
PythonC++JavaC#GoSwiftJSTSDartRustCKotlinRubyZig
// 使用多种基本数据类型来初始化数组
int numbers[5];
float decimals[5];
char characters[5];
bool bools[5];