跳转至

3.2.   基本数据类型

谈及计算机中的数据，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。它包括：

  • 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；

所有基本数据类型都以二进制的形式存储在计算机中。在计算机中，我们将 \(1\) 个二进制位称为 \(1\) 比特，并规定 \(1\) 字节（byte）由 \(8\) 比特（bits）组成。基本数据类型的取值范围取决于其占用的空间大小，例如：

  • 整数类型 byte 占用 \(1\) byte = \(8\) bits ，可以表示 \(2^{8}\) 个不同的数字；
  • 整数类型 int 占用 \(4\) bytes = \(32\) bits ，可以表示 \(2^{32}\) 个数字；

下表列举了各种基本数据类型的占用空间、取值范围和默认值。此表格无需硬背，大致理解即可，需要时可以通过查表来回忆。

类型 符号 占用空间 最小值 最大值 默认值
整数 byte 1 byte \(-2^7\) (\(-128\)) \(2^7 - 1\) (\(127\)) \(0\)
short 2 bytes \(-2^{15}\) \(2^{15} - 1\) \(0\)
int 4 bytes \(-2^{31}\) \(2^{31} - 1\) \(0\)
long 8 bytes \(-2^{63}\) \(2^{63} - 1\) \(0\)
浮点数 float 4 bytes \(1.175 \times 10^{-38}\) \(3.403 \times 10^{38}\) \(0.0 f\)
double 8 bytes \(2.225 \times 10^{-308}\) \(1.798 \times 10^{308}\) \(0.0\)
字符 char 2 bytes / 1 byte \(0\) \(2^{16} - 1\) \(0\)
布尔 bool 1 byte \(\text{false}\) \(\text{true}\) \(\text{false}\)

Tip

字符的占用空间大小取决于编程语言采用的字符编码方法，详见「字符编码」章节。

现代计算机 CPU 通常将 1 字节作为最小寻址内存单元。因此，即使表示布尔量仅需 1 位（\(0\) 或 \(1\)），它在内存中通常被存储为 1 字节。

那么，基本数据类型与数据结构之间有什么联系与区别呢？我们知道，数据结构是在计算机中组织与存储数据的方式。它的主语是“结构”，而非“数据”。如果想要表示“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”。如以下代码所示，我们可以使用不同基本数据类型来初始化数组。

/* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
int[] numbers = new int[5];
float[] decimals = new float[5];
char[] characters = new char[5];
boolean[] booleans = new boolean[5];

/* 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 booleans[5];

# Python 的 list 可以自由存储各种基本数据类型和对象
list = [0, 0.0, 'a', False]

// 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」
var numbers = [5]int{}
var decimals = [5]float64{}
var characters = [5]byte{}
var booleans = [5]bool{}

/* JavaScript 的数组可以自由存储各种基本数据类型和对象 */
const array = [0, 0.0, 'a', false];

/* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
const numbers: number[] = [];
const characters: string[] = [];
const booleans: boolean[] = [];

/* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
int numbers[10];
float decimals[10];
char characters[10];
bool booleans[10];

/* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
int[] numbers = new int[5];
float[] decimals = new float[5];
char[] characters = new char[5];
bool[] booleans = new bool[5];

/* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
let numbers = Array(repeating: Int(), count: 5)
let decimals = Array(repeating: Double(), count: 5)
let characters = Array(repeating: Character("a"), count: 5)
let booleans = Array(repeating: Bool(), count: 5)



/* 使用多种「基本数据类型」来初始化「数组」 */
List<int> numbers = List.filled(5, 0);
List<double> decimals = List.filled(5, 0.0);
List<String> characters = List.filled(5, 'a');
List<bool> booleans = List.filled(5, false);

评论