紅袖添香,絕代妖嬈,Ruby語言基礎入門教程之Ruby3基礎數據類型(data types)EP02

来源:https://www.cnblogs.com/v3ucn/archive/2022/12/24/16994708.html
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Ruby是強類型動態語言，即Ruby中一旦某一個對象被定義類型，如果不通過強制轉換操作，那麼它永遠就是該數據類型，並且只有在Ruby解釋器運行時才會檢測對象數據類型，它的一切皆為對象（包括 nil 值對象），可以通過調用內置class屬性來獲取該對象的具體數據類型。對於 Ruby 而言，所有類型都繼 ...


Ruby是強類型動態語言，即Ruby中一旦某一個對象被定義類型，如果不通過強制轉換操作，那麼它永遠就是該數據類型，並且只有在Ruby解釋器運行時才會檢測對象數據類型，它的一切皆為對象（包括 nil 值對象），可以通過調用內置class屬性來獲取該對象的具體數據類型。對於 Ruby 而言，所有類型都繼承自 Object 類(根類為 BasicObject)。

數字(Numeric)

數字是最基本的數據類型之一，Ruby 中包含五種內置數字類型類: Numeric, Integer, Float, Fixnum 和 Bignum, 另外標準庫中還提供了三種數字類型：Complex, BigDecimal, Rational. 除 Numeric 類外其他數字類型類都繼承自 Numeric。

irb(main):005:0> 100.class  
=> Integer

irb(main):004:0> Integer.superclass  
=> Numeric

31位以內的整數為 Fixnum, 超過31位的數為Bignum, Bignum 沒有位數限制，可以理解為長整形。

Ruby3支持基本的數學運算符(+, -, *, /)，及取餘(%), 求指數(**)，等。

所有數字對象為不可變對象，因此 Ruby中沒有自增和自減操作符(++, –)：

irb(main):006:0> x = 4/2       
=> 2  
irb(main):007:0> y = 6.0/2     
=> 3.0  
irb(main):008:0> x**2        
=> 4  
irb(main):009:0> x**-1         
=> (1/2)  
irb(main):010:0> x**(1/2.0)    
irb(main):011:0> x**(1/3)  
=> 1  
irb(main):012:0> x  
=> 2

在Ruby中，一元運算符+=、 -=、 *=等其它類似的操作，和對應的二元運算x = x + y是完全等價的，都會創建新的對象x。其它語言中，可能一元操作符是原處修改的，對應的二元運算是非原處修改的，所以其它語言中使用一元運算方式效率可能會稍高一些，但Ruby中是等價的，所以說變了，一元運算符在Ruby中的作用僅僅是減少代碼量，而並非有性能優化的空間。

對於浮點數來講，Ruby提供了BigDecimal類來解決精度丟失問題，使用該類可以按實際值運算，但效率上不占優勢：

irb(main):013:0> require 'bigdecimal'  
irb(main):014:0> BigDecimal('0.2') - BigDecimal('0.1') === BigDecimal('0.1')  
=> true

字元串(String)

普通字元串對象通常以雙引號的形式聲明，可轉義字元，單引號原樣輸出不轉義，字元串還可以包含變數或表達式(內嵌 #{ expr })：

irb(main):017:0> "360 degrees = #{2*Math::PI} radians"  
=> "360 degrees = 6.283185307179586 radians"

註意#{ expr }方式需要雙引號引用。

也像Python那樣可以使用類似通配符的方式格式化輸出：

irb(main):022:0> "%s: %f" % ["pi", Math::PI]  
=> "pi: 3.141593"

和其他語言不同的是，Ruby3中的字元串是可變對象：

irb(main):028:0> ss = "123"  
=> "123"  
irb(main):029:0> ss[0]  
=> "1"  
irb(main):030:0> ss[0] = "2"  
=> "2"  
irb(main):031:0> ss  
=> "223"

也就是說，如果我們定義了一個字元串，可以隨時通過下標對字元串中的字元進行修改，而Python或者Golang中的字元串是不可變對象，所以只能通過重新賦值的方式進行修改。

常用的字元串方法：

# 獲取字元串長度  
"Hello".length #=> 5  
"Hello World!".length #=> 12  
  
# 判斷字元串是否為空  
"Hello".empty? #=> false  
"!".empty?     #=> false  
" ".empty?     #=> false  
"".empty?      #=> true  
  
# 檢索字元數量  
"HELLO".count('L') #=> 2  
"HELLO WORLD!".count('LO') #=> 1  
  
# 插入字元串  
"Hello".insert(3, "hi5") #=> Helhi5lo # "hi5" is inserted into the string right before the second 'l' which is at index 3  
  
# 轉大寫  
"Hello".upcase #=> HELLO  
  
# 轉小寫  
"Hello".downcase #=> hello  
  
# 交換大小寫  
"hELLO wORLD".swapcase #=> Hello World  
  
# 字元串翻轉  
"Hello World!".reverse #=> "!dlroW olleH"  
  
# 字元串切割數組  
"Hello, how are you?".split #=> ["Hello,", "how", "are", "you?"]  
  
# 字元刪除  
name = "Batman"  
name.chop  
name == "Batma" #=> false  
  
# 清除空格  
"  Hello  ".strip #=> Hello  
  
# 強轉整形  
"15".to_i #=> 15 # integer  
  
# 字元串拼接  
  
"15" + "15" #=> "1515" # string  
  
"15" << "15" #=> "1515" # string  
  
"15".concat "15" #=> "1515" # string  
  
# 獲取字元索引  
"information".index('o') #=> 3  
"information".index('mat') #=> 5  
"information".index(/[abc]/) #=> 6  
"information".index('o', 5) #=> 9  
"information".index('z') #=> nil

可以看到，全部由字元串內置屬性完成，並不需要外部方法的參與。

與此同時，還可以通過對象的的frozen?屬性判斷類型是否可變。

irb(main):035:0> "123".frozen?  
=> false  
irb(main):036:0> 3.frozen?  
=> true

返回true為不可變對象，而false則代表可變。

符號(symbol)

符號(symbol)和字元串很相似，符號也是對象，一般作為名稱標簽來使用，用來表示變數等對象的名稱，另外符號和字元串可以相互轉換。

聲明符號：

#聲明symbol對象  
:test1  
:'test'

其實就是字元串前面加個冒號: 就是符號。

字元串和符號區別：

#可以通過object_id方法來獲得一個對象的標識符  
'test1'.object_id  
=>70201737198340   
'test1'.object_id  
=>70201752605900  
'test1'.object_id  
=>70201752351880   
  
:test2.object_id  
=>8869148   
:test2.object_id  
=>8869148   
:'test2'.object_id  
=>8869148

在Ruby3中每一個對象都有唯一對象標識符，也可以理解為記憶體地址標識，每個字元串對象都是不同的，即使它們包含了相同的字元串內容，而對於符號對象，相同的字元串內容則只會指向唯一確定的一個符號對象，這樣實際上節約了記憶體，減少了性能損耗。

符號不可以像其他變數一樣對它進行賦值運算。比如這樣的寫法是錯誤的:myname = "test"。 相反符號可以作為值賦給其他變數比如mystring = :myname。

所有符號對象存放在 Ruby內部的符號表中，可以通過類方法 Symbol.all_symbols 得到當前 Ruby 程式中定義的所有 Symbol 對象，該方法返回一個 Symbol 對象數組。

符號與字元串相互轉換：

var1 = "test".to_sym #=>:test  
  
var1 = :test.to_s #=>"test"

一般情況下，符號作為哈希的key進行取值操作，這樣效率和性能更高：

H = Hash[:"a" => 100, :"b" => 200]  
puts H[:a]

程式返回：

100

因為 Ruby3對每一次字元串引用都會生成一個字元串對象，累積下來這個開銷是相當大的。

需要註意的是，符號是不可變對象。

哈希(Hash)

哈希是一種非常有用且廣泛使用的複合容器對象，可用於存儲其他對象。我們通過鍵（key）來查找哈希中的值（value）。好比我們有一個牛津詞典，我們通過查找“hello的單詞來找到中文意思"你好"，此時，“hello“就是作為鍵，而“你好”就是值。

聲明哈希：

H = {}

可以單獨對key和value進行賦值操作：

H[:a] = "123"  
  
puts H[:a]

也可以通過使用=>將鍵分配給值來創建哈希，用逗號分隔多個鍵值對，並用花括弧將整個內容括起來：

H = { "one" => "1", "two" => "2", "three" => "3" }  
  
puts H

直接通過key就可以進行取值、修改等操作：

puts H["one"]

當我們查找的鍵沒有對應內容時，會返回一個nil。

也可以使用fetch方法，他和[]方法一樣都可以查找某一個鍵的值，但是如果鍵對應的值不存在，會拋出異常。

哈希可以進行合併操作：

a = { "one" => "eins" }  
b = { "two" => "zwei" }  
puts a.merge(b)  
puts a

通過keys方法列印所有的鍵：

H = {}  
  
H[:a] = "123"  
  
puts H.keys()

也可以通過values返回一個帶有哈希所有值的數組：

H = {}  
  
H[:a] = "123"  
  
H["123"] = "123"  
  
puts H.values()

判斷哈希是否為空：

{}.empty?  
  
# ---- 輸出結果 ----  
true

也可以使用size或者length方法，判斷哈希的大小是否為0：

dictionary = { "one" => "eins", "two" => "zwei", "three" => "drei" }  
puts dictionary.size == 0  
puts dictionary.length == 0  
  
# ---- 輸出結果 ----  
false  
false

通過delete方法刪除鍵值對：

dictionary = { "one" => "eins", "two" => "zwei", "three" => "drei" }  
dictionary.delete("one")  
puts dictionary  
  
# ---- 輸出結果 ----  
{"two"=>"zwei", "three"=>"drei"}

需要註意的是，哈希是可變對象：

irb(main):041:0> {}.frozen?  
=> false

數組(Array)

數組是一個包含許多元素的對象。這些元素可以是變數（例如 字元串，數字，哈希等），甚至可以是其他對象（包括構成多維數組的其他數組）。定義中索引指的是數組元素中的一個序號，它從0開始，每個索引對應一個元素。說白了，就是一個內部元素記憶體地址連續的線性結構。

聲明數組：

A = []

創建字元串數組：

> %w{ cat dog monkey }  
=> ["cat", "dog", "monkey"]

創建符號數組：

> %i{ cat dog monkey }  
=> [:cat, :dog, :monkey]

判斷數組是否為空：

# 定義一個空數組  
> days_of_week = []  
=> []  
  
days_of_week.empty?  
=> true

也可以使用length或者size:

> days_of_week.length == 0  
=> true  
  
> days_of_week.size == 0  
=> true

通過索引訪問數組元素：

# 定義一個數組  
> days_of_week = [ "Mon", "Tues", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun" ]  
=> [ "Mon", "Tues", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun" ]  
  
> days_of_week[0]  
=> "Mon"  
  
> days_of_week[1]  
=> "Tues"

使用數組的first和last方法訪問首個和末尾元素：

> days_of_week.first  
=> "Mon"  
  
> days_of_week.last  
=> "Sun"

通過index返回元素下標：

# 定義一個數組  
> days_of_week = [ "Mon", "Tues", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun" ]  
=> [ "Mon", "Tues", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun" ]  
  
> days_of_week.index("Wed")  
=> 2

提取子元素：

# 定義一個數組  
> days_of_week = [ "Mon", "Tues", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun" ]  
=> [ "Mon", "Tues", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun" ]  
  
> days_of_week[1, 3]  
=> ["Tues", "Wed", "Thu"]

也可以針對數組指定範圍：

> days_of_week[1..3]  
=> ["Tues", "Wed", "Thu"]

合併數組：

days1 = ["Mon", "Tue", "Wed"]  
days2 = ["Thu", "Fri", "Sat", "Sun"]  
days = days1 + days2  
  
=> ["Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun"]

使用<<將元素動態附加到現有數組：

days1 = ["Mon", "Tue", "Wed"]  
days1 << "Thu" << "Fri" << "Sat" << "Sun"  
  
=> ["Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat", "Sun"]

數組的交集 &：

operating_systems = ["Fedora", "SuSE", "RHEL", "Windows", "MacOS"]  
  
linux_systems = ["RHEL", "SuSE", "PCLinuxOS", "Ubuntu", "Fedora"]  
  
operating_systems & linux_systems  
=> ["Fedora", "SuSE", "RHEL"]

數組的差集 -

operating_systems = ["Fedora", "SuSE", "RHEL", "Windows", "MacOS"]  
  
linux_systems = ["RHEL", "SuSE", "PCLinuxOS", "Ubuntu", "Fedora"]  
  
operating_systems  - linux_systems  
  
linux_systems - operating_systems

數組的並集 |

operating_systems = ["Fedora", "SuSE", "RHEL", "Windows", "MacOS"]  
  
linux_systems = ["RHEL", "SuSE", "PCLinuxOS", "Ubuntu", "Fedora"]  
  
operating_systems | linux_systems  
=> ["Fedora", "SuSE", "RHEL", "Windows", "MacOS", "PCLinuxOS", "Ubuntu"]

數組刪除重覆元素：

linux_systems = ["RHEL", "SuSE", "PCLinuxOS", "Ubuntu", "Fedora", "RHEL", "SuSE"]  
  
linux_systems.uniq  
=> ["RHEL", "SuSE", "PCLinuxOS", "Ubuntu", "Fedora"]

向數組中增加或減少元素（push和pop）

colors = ["red", "green", "blue"]  
=> ["red", "green", "blue"]  
  
colors.push "indigo"  
=> ["red", "green", "blue", "indigo"]  
  
colors.push "violet"  
=> ["red", "green", "blue", "indigo", "violet"]  
  
colors.pop  
=> "violet"  
  
colors.pop  
=> "indigo"

基於先進後出原則。

數組插入元素：

colors = ["red", "green", "blue"]  
=> ["red", "green", "blue"]  
  
colors.insert( 1, "orange" )  
=> ["red", "orange", "green", "blue"]

基於下標來刪除元素：

colors = ["red", "green", "blue"]  
=> ["red", "green", "blue"]  
  
colors.delete_at(1)  
=> "green"  
  
colors  
=> ["red", "blue"]

基於元素內容來刪除：

colors = ["red", "green", "blue"]  
=> ["red", "green", "blue"]  
  
colors.delete("red")  
=> "red"  
  
colors  
=> ["green", "blue"]

最後是排序：

numbers = [1, 4, 6, 7, 3, 2, 5]  
=> [1, 4, 6, 7, 3, 2, 5]  
  
numbers.sort  
=> [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

布爾和Nil

true 和 false 為兩個布爾型的值，與其他語言理解有差別的是，除了 false 和 nil 外，其他值都為 true:

!true   # false  
!false  # true  
!nil    # true  
!0      # false  
![]     # false

nil 表示空值對象。對於值判空操作可調用 nil? 方法：

false.nil?   # false  
nil.nil?    # true

需要註意的是，Ruby3中的nil是一個對象，表示沒有任何東西的對象，而不是沒有對象。nil與nil的比較無論是==還是eql?都返回true。

結語

字元、數字、布爾是不可變對象，而字元串、數組、哈希是可變對象，Ruby3中所有不可變對象的多個同值對象，都會指向同一個對象的記憶體地址。例如所有的1數值都是同一個對象，所有的nil、布爾值相同的字元對象也都是指向同一個對象，這也導致了Ruby3中不支持++或者--這樣的操作，因為這要求在記憶體地址中指向的原對象進行增減操作，造成對象引用混亂的現象。


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