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，主要包括以下几种类型。
- 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 1 1 比特。在绝大多数现代系统中， 1 1 1 字节（byte）由 8 8 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。下面以 Java 为例。
- 整数类型
byte占用 1 1 1 byte = 8 8 8 bits ，可以表示 2 8 2^{8} 28 个数字。 - 整数类型
int占用 4 4 4 bytes = 32 32 32 bits ，可以表示 2 32 2^{32} 232 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。此表格无须硬背，大致理解即可，需要时可以通过查表来回忆。
表 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 byte | − 2 7 -2^7 −27 ( − 128 -128 −128) | 2 7 − 1 2^7 - 1 27−1 ( 127 127 127) | 0 0 0 |
short |
2 bytes | − 2 15 -2^{15} −215 | 2 15 − 1 2^{15} - 1 215−1 | 0 0 0 | |
int |
4 bytes | − 2 31 -2^{31} −231 | 2 31 − 1 2^{31} - 1 231−1 | 0 0 0 | |
long |
8 bytes | − 2 63 -2^{63} −263 | 2 63 − 1 2^{63} - 1 263−1 | 0 0 0 | |
| 浮点数 | float |
4 bytes | 1.175 × 1 0 − 38 1.175 \times 10^{-38} 1.175×10−38 | 3.403 × 1 0 38 3.403 \times 10^{38} 3.403×1038 | 0.0 f 0.0 f 0.0f |
double |
8 bytes | 2.225 × 1 0 − 308 2.225 \times 10^{-308} 2.225×10−308 | 1.798 × 1 0 308 1.798 \times 10^{308} 1.798×10308 | 0.0 0.0 0.0 | |
| 字符 | char |
2 bytes / 1 byte | 0 0 0 | 2 16 − 1 2^{16} - 1 216−1 | 0 0 0 |
| 布尔 | bool |
1 byte | false \text{false} false | true \text{true} true | false \text{false} false |
对于上表，需要注意以下几点。
- C 和 C++ 未明确规定基本数据类型大小，而因实现和平台各异。上表遵循 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 0 0 或 1 1 1），它在内存中通常被存储为 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。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 或是字符 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。
=== “Python”
```python title=""
# 使用多种基本数据类型来初始化数组
numbers: list[int] = [0] * 5
decimals: list[float] = [0.0] * 5
# Python 的字符应被看作长度为一的字符串
characters: list[str] = ['0'] * 5
bools: list[bool] = [False] * 5
# Python 的列表可以自由存储各种基本数据类型和对象引用
data = [0, 0.0, 'a', False, ListNode(0)]
```
=== “C++”
```cpp title=""
// 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];
```
=== “Java”
```java title=""
// 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[] bools = new boolean[5];
```
=== “C#”
```csharp title=""
// 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[] bools = new bool[5];
```
=== “Go”
```go title=""
// 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 bools = [5]bool{}
```
=== “Swift”
```swift title=""
// 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 bools = Array(repeating: Bool(), count: 5)
```
=== “JS”
```javascript title=""
// 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];
```
=== “TS”
```typescript title=""
// 使用多种基本数据类型来初始化数组
const numbers: number[] = [];
const characters: string[] = [];
const bools: boolean[] = [];
```
=== “Dart”
```dart title=""
// 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> bools = List.filled(5, false);
```
=== “Rust”
```rust title=""
```
=== “C”
```c title=""
// 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 bools[10];
```
=== “Zig”
```zig title=""
```