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C++ 系列 前篇 為什么學(xué)習(xí)C++ 及學(xué)習(xí)計(jì)劃-CSDN博客

C++ 系列 第一篇 開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建（WSL 方向）-CSDN博客

C++ 系列 第二篇 你真的了解C++嗎？本篇帶你走進(jìn)C++的世界-CSDN博客

C++ 系列 第三篇 C++程序的基本結(jié)構(gòu)-CSDN博客

前言

????????面向?qū)ο缶幊?OOP)的本質(zhì)就是設(shè)計(jì)并擴(kuò)展自己的數(shù)據(jù)類(lèi)型。設(shè)計(jì)自己的數(shù)據(jù)類(lèi)型就是讓類(lèi)型與數(shù)據(jù)匹配。如果正確做到了這一點(diǎn)，將會(huì)發(fā)現(xiàn)以后使用數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)容易得多。然而，在創(chuàng)建自己的類(lèi)型之前，必須了解并理解 C++內(nèi)置的類(lèi)型，因?yàn)檫@些類(lèi)型是創(chuàng)建自己類(lèi)型的基本組件。

? ? ? ? 內(nèi)置的 C++類(lèi)型分兩組:基本類(lèi)型和復(fù)合類(lèi)型。本章將介紹基本類(lèi)型，即整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)?；A(chǔ)類(lèi)型只有兩種類(lèi)型，但 C++知道，沒(méi)有任何一種整型和浮點(diǎn)型能夠滿(mǎn)足所有的編程要求，因此對(duì)于這兩種數(shù)據(jù)，它提供了多種變體，本章會(huì)分別進(jìn)行介紹。而復(fù)合類(lèi)型，包括數(shù)組、字符串、指針和結(jié)構(gòu)，我們會(huì)在后續(xù)講到。

整形

? ? ? ? 一句話(huà)概括：整型（Integer）是一種數(shù)據(jù)類(lèi)型，用于表示整數(shù)值。

????????我們都知道整數(shù)是沒(méi)有小數(shù)部分的數(shù)字，如 1、100、-100?和 0。整數(shù)有很多，如果將無(wú)限大的整數(shù)看作很大，則不可能用有限的計(jì)算機(jī)內(nèi)存來(lái)表示所有的整數(shù)。因此，程序語(yǔ)言中的整形類(lèi)型也只能是表示所有整數(shù)的子集，即部分整數(shù)范圍，C++基本延續(xù)了C的類(lèi)型設(shè)計(jì)，?提供好幾種整數(shù)類(lèi)型，這樣使用者能夠根據(jù)程序的具體要求選擇最合適的整型。

????????不同整型使用不同的內(nèi)存量來(lái)存儲(chǔ)整數(shù)。使用的內(nèi)存量越大，可以表示的整數(shù)值范圍也越大。另外，有的類(lèi)型(符號(hào)類(lèi)型)可表示正值和負(fù)值，而有的類(lèi)型(無(wú)符號(hào)類(lèi)型)不能表示負(fù)值。??????

????????C++的基本整型(按寬度遞增的順序排列)分別是char、short、int、long 和C++11 新增的 long long，其中每種類(lèi)型都有符號(hào)版本和無(wú)符號(hào)版本，因此總共有 10 種類(lèi)型可供選擇。

1、整型寬度

????????不同系統(tǒng)上，同樣的整形類(lèi)型表達(dá)范圍可能不一樣，比如同樣都是int， 有的系統(tǒng) 表示范圍 只有-2^15?到 2^15 - 1（2字節(jié)寬度）， 而有的系統(tǒng)表示范圍-2^31到 2^31 - 1 (4字節(jié)寬度)。但是對(duì)整形類(lèi)型 有 統(tǒng)一的最小約束：

? 1）short 至少 16 位

? 2）int 至少與 short 一樣長(zhǎng)

? 3）long 至少 32 位，且至少與 int 一樣長(zhǎng)

? 4）?long long 至少 64 位，且至少與 long 一樣長(zhǎng)

2、整型寬度計(jì)算

????????同C 一樣,C++ 中也可以 使用sizeof 獲取 類(lèi)型 或 類(lèi)型定義的變量（如 int a，a就是一個(gè)變量）的寬度，語(yǔ)法同C 中也完全一樣， 可以 “sizeof(類(lèi)型)”? 或者 “sizeof? 變量” 或者 “sizeof(變量)”。

? ? ? ?但是有一個(gè)需要注意的是，sizeof 出來(lái)的是 “字節(jié)”的個(gè)數(shù)，不同系統(tǒng)可能 表達(dá)字節(jié) 寬度（有多少位）也不一樣，比如有的用16位表示一個(gè)字節(jié)，有的用8位表示一個(gè)字節(jié)。不過(guò)這些基本不用關(guān)心，起碼這么多年我是沒(méi)碰到過(guò)，現(xiàn)代大部分的系統(tǒng)還是8位字節(jié)表示法。

3、整形類(lèi)型選擇

????????C++提供了這么多整型類(lèi)型，應(yīng)使用哪種類(lèi)型呢? 通常，int 被設(shè)置為對(duì)目標(biāo)計(jì)算機(jī)而言最為“自然”的長(zhǎng)度。自然長(zhǎng)度(naturalsize)指的是計(jì)算機(jī)處理起來(lái)效率最高的長(zhǎng)度。如果沒(méi)有非常有說(shuō)服力的理由來(lái)選擇其他類(lèi)型，則應(yīng)使用int?，F(xiàn)在來(lái)看看可能使用其他類(lèi)型的原因。

?1）如果變量表示的值不可能為負(fù)，如文檔中的字?jǐn)?shù)，則可以使用無(wú)符號(hào)類(lèi)型，這樣變量可以表示更大的值，并且含義更準(zhǔn)確。

2）如果出于節(jié)省內(nèi)存的考慮，并且所要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，使用short 或者 無(wú)符號(hào)的short 可以支撐，那就選擇short 。以經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，只有大型整型數(shù)組時(shí)，才有必要考慮更小尺寸的整型類(lèi)型。

4、整型的字面值

????????整型字面值(常量)是顯式地書(shū)寫(xiě)的常量，如 100 或 1000。與 C 相同，C++能夠以三種不同的計(jì)數(shù)方式來(lái)書(shū)寫(xiě)整數(shù):基數(shù)為10 （int a = 10）、基數(shù)為8(int a = 012)和基數(shù)為16(int a = 0x0A)。C++使用前一(兩)位來(lái)標(biāo)識(shí)數(shù)字常量的基數(shù)。如果第一位為1~9，則基數(shù)為 10(十進(jìn)制)；所以10是以 10 為基數(shù)的。如果第一位是 0，第二位為 1~7，則基數(shù)為 8(八進(jìn)制) ；因此 012 的基數(shù)是8，它相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)10。如果前兩位為0x或0X，則基數(shù)為16(十六進(jìn)制)；因此0x0A的計(jì)數(shù)是16，它相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)10。

5、如何確定整型常量的類(lèi)型

????????cout << "Num = " << 9527<<? '\n'?; 該程序?qū)?9527 存儲(chǔ)為 int、long 還是其他整型呢?

????????答案是，如下執(zhí)行結(jié)果所示，除非有理由存儲(chǔ)為其他類(lèi)型(如使用了特殊的后綴來(lái)表示特定的類(lèi)型，或者值太大，不能存儲(chǔ)為 int)，否則 C++將整型常量存儲(chǔ)為int類(lèi)型。

????????后綴是放在數(shù)字常量后面的字母，用于表示類(lèi)型。整數(shù)后面的 l?或 L 后綴表示該整數(shù)為 long 常量，u或U后綴表示unsigned int 常量，ul(可以采用任何一種順序，大寫(xiě)小寫(xiě)均可)表示unsigned long 常量(由于小寫(xiě)L 看上去像1，因此應(yīng)使用大寫(xiě) L 作后綴)，C++11 引入了 long long ，所以可以有 LL 、ll 、ULL、ull 的后綴。

? ? ? ? 各位要是有 C 編程經(jīng)驗(yàn)的，是否碰到過(guò)? " long變量? & 1 << 33?" 結(jié)果不正確的時(shí)候 ，正確寫(xiě)法應(yīng)該是?" long變量? & 1UL << 33?"，這里就不展開(kāi)敘述了。

6、特殊類(lèi)型 char

? ? ? ? 顧名思義，char 類(lèi)型是專(zhuān)為存儲(chǔ)字符(如字母和數(shù)字)而設(shè)計(jì)的。現(xiàn)在，存儲(chǔ)數(shù)字對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)算不了什么，但存儲(chǔ)字母則是另一回事。編程語(yǔ)言通過(guò)使用字母的數(shù)值編碼解決了這個(gè)問(wèn)題。因此，char 類(lèi)型是另一種整型。它足夠長(zhǎng)，能夠表示目標(biāo)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的所有基本符號(hào)--所有的字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等。實(shí)際上，很多系統(tǒng)支持的字符都不超過(guò) 128 個(gè)，因此用一個(gè)字節(jié)就可以表示所有的符號(hào)。雖然char 最常被用來(lái)處理字符，但也可以將它用做比 short更小的整型。

C++ char 的一些注意點(diǎn)

1）不管什么類(lèi)型其實(shí)在計(jì)算器內(nèi)存里存儲(chǔ)的都是數(shù)值，char vlaue = 'M' 只是讓使用代碼的人便于理解、查看代碼
2）使用C++的庫(kù)iostream 輸入輸出字符 ，該庫(kù)會(huì)自動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換輸入和輸出，C語(yǔ)言則靠格式占位符如 "printf("%d\n", ch);" 來(lái)決定是輸出字符 字面值 還是字符的值。

????????如下小示例，可以看到 value 初始化成了字符'M',直接打印輸出為'M'， 但其實(shí)把該字符變量值 賦值給一個(gè)int 類(lèi)型變量，輸出int 類(lèi)型的就是對(duì)應(yīng)的ascii 碼值；同理使用cin 輸入一個(gè)字符'M', 然后再輸出，還是'M',但是賦值給int 類(lèi)型變量后，直接輸出 int 類(lèi)型變量，輸出就是值了，這個(gè)小代碼充分說(shuō)明了C++ 的iostream 對(duì)象中的 cout 、cin 等方法是會(huì)根據(jù)變量類(lèi)型進(jìn)行自動(dòng)格式化輸出的

3）字符輸出除了使用cout外， 還可以使用cout.put('M'); 或者cout.put(78); 方式進(jìn)行輸出，但是注意該方式只能輸出字符，不能輸出字符串。 C 語(yǔ)言中也有對(duì)應(yīng)的函數(shù)，如 putc() 函數(shù)。

4）同C語(yǔ)言一樣，如果碰到不可打印的字符，則使用轉(zhuǎn)義，如換行符'\n'。轉(zhuǎn)義符同正常字符一樣的使用方式，如果是單獨(dú)輸出一個(gè)轉(zhuǎn)義符，使用單引號(hào)進(jìn)行包含，如果再字符串里同其他字符一起被輸出，則被雙引號(hào)包含。

5）C++有基本的源字符集，即可用來(lái)編寫(xiě)源代碼的字符集。它由標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)鍵盤(pán)上的字符(大寫(xiě)和小寫(xiě))和數(shù)字、C 語(yǔ)言中使用的符號(hào)(如{和=}以及其他一些字符(如換行符和空格)組成。還有一個(gè)基本的執(zhí)行字符集，它包括在程序執(zhí)行期間可處理的字符(如可從文件中讀取或顯示到屏幕上的字符)。它增加了一些字符，如退格和振鈴。

????????C++標(biāo)準(zhǔn)還允許實(shí)現(xiàn)提供擴(kuò)展源字符集和擴(kuò)展執(zhí)行字符集。C++有一種表示這種特殊字符的機(jī)制，它獨(dú)立于任何特定的鍵盤(pán)，使用的是通用字符名(universal character name)。通用字符名的用法類(lèi)似于轉(zhuǎn)義序列。通用字符名可以以\u 或\U 打頭。\u 后面是 4 個(gè)字符（如\u0001），\U后面則是 8 個(gè)字符(如\U00000001)。這些字符表示的是字符的ISO 10646 碼點(diǎn)，這個(gè)知道有這么回事就行，后續(xù)用到了再細(xì)了解即可。

6）char 的符號(hào)特性，與int不同的是，char 在默認(rèn)情況下既不是沒(méi)有符號(hào)，也不是有符號(hào)。是否有符號(hào)由編譯器實(shí)現(xiàn)決定，這樣編譯器開(kāi)發(fā)人員可以最大限度的將這種類(lèi)型與硬件屬性匹配起來(lái)。如果char有某種特定的行為對(duì)開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)非常重要，則可以顯示的設(shè)置為signed char 或者 unsigned char。單現(xiàn)代大部分編譯器char 就是無(wú)符號(hào)型的。

7）wchar_t

????????程序需要處理的字符集可能無(wú)法用一個(gè) 8 位的字節(jié)表示，如日文漢字系統(tǒng)。對(duì)于這種情況，C++的處理方式有兩種。首先，如果大型字符集是實(shí)現(xiàn)的基本字符集，則編譯器廠商可以將char定義為一個(gè)16位的字節(jié)或更長(zhǎng)的字節(jié)。其次，一種實(shí)現(xiàn)可以同時(shí)支持一個(gè)小型基本字符集和一個(gè)較大的擴(kuò)展字符集。8 位char 可以表示基本字符集，另一種類(lèi)型wchart(寬字符類(lèi)型)可以表示擴(kuò)展字符集。wchar_t 類(lèi)型是一種整數(shù)類(lèi)型，它有足夠的空間，可以表示系統(tǒng)使用的最大擴(kuò)展字符集。這種類(lèi)型與另一種整型(底層類(lèi)型)的長(zhǎng)度和符號(hào)屬性相同。對(duì)底層類(lèi)型的選擇取決于實(shí)現(xiàn)，因此在一個(gè)系統(tǒng)中，它可能是unsigned short，而在另一個(gè)系統(tǒng)中，則可能是int。cin 和 cout 將輸入和輸出看作是char 流，因此不適于用來(lái)處理 wchar_t 類(lèi)型。iostream 頭文件的最新版本提供了作用相似的工具--wcin 和 wcout，可用于處理 wchar_t 流。

另外，可以通過(guò)加上前綴 L 來(lái)指示寬字符常量和寬字符串。?如下可以看到在我的環(huán)境寬字符是int型的。

8）char16_t 和char32_t

????????C++11 新增了這兩種類(lèi)型，隨著編程人員日益熟悉 Unicode，類(lèi)型wchar_t 顯然不再能夠滿(mǎn)足需求。事實(shí)上，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行字符和字符串編碼時(shí)，僅使用 Unicode 碼點(diǎn)并不夠。具體地說(shuō)，進(jìn)行字符串編碼時(shí)，如果有特定長(zhǎng)度和符號(hào)特征的類(lèi)型，將很有幫助，而類(lèi)型wchar_t的長(zhǎng)度和符號(hào)特征隨實(shí)現(xiàn)而已。因此，C++11新增了類(lèi)型char16_t和char32_t，其中前者是無(wú)符號(hào)的，長(zhǎng) 16 位，而后者也是無(wú)符號(hào)的，但長(zhǎng) 32 位。

????????C++11 使用前綴u表示char16_t 字符常量和字符串常量，如u'C'和u"be good"；并使用前綴U表示char32_t常量，如 U'R'和U"dirtyrat"。類(lèi)型char16_t 與/u00F6 形式的通用字符名匹配，而類(lèi)型char32_t 與/U0000222B 形式的通用字符名匹配。與wchar_t 一樣，char16_t 和 char32_t 也都有底層類(lèi)型-一種內(nèi)置的整型，但底層類(lèi)型是隨系統(tǒng)的。

7、bool 類(lèi)型

C++ 和 C 語(yǔ)言將非零值解釋為 true，將零解釋為 false?？梢允褂胋ool類(lèi)型來(lái)表示真和假，它們分別用預(yù)定義的字面值true 和false表示?。

浮點(diǎn)數(shù)

? ? ? ? 浮點(diǎn)數(shù)是 C++的第二組基本類(lèi)型。浮點(diǎn)數(shù)能夠表示帶小數(shù)部分的數(shù)字，如 521.1314，它們提供的值范圍也更大，如果數(shù)字很大，無(wú)法表示為 long類(lèi)型，如人體的細(xì)菌數(shù)(估計(jì)超過(guò)100兆)，則可以使用浮點(diǎn)類(lèi)型來(lái)表示。

????????計(jì)算機(jī)將諸如1314.521 這樣的浮點(diǎn)數(shù)分成兩部分存儲(chǔ)。一部分表示值，另一部分用于對(duì)值進(jìn)行放大或縮小。下面打個(gè)比方。對(duì)于數(shù)字34.1245 和34124.5，它們除了小數(shù)點(diǎn)的位置不同外，其他都是相同的?？梢园训谝粋€(gè)數(shù)表示為0.341245(基準(zhǔn)值)和100(縮放因子)，而將第二個(gè)數(shù)表示為0.341245(基準(zhǔn)值相同)和 10000(縮放因子更大)?？s放因子的作用是移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)的位置，術(shù)語(yǔ)浮點(diǎn)因此而得名。C++內(nèi)部表示浮點(diǎn)數(shù)的方法與此相同，只不過(guò)它基于的是二進(jìn)制數(shù)，因此縮放因子是2 的冪，不是 10 的冪。

浮點(diǎn)數(shù)的書(shū)寫(xiě)格式

????????C++有兩種書(shū)寫(xiě)浮點(diǎn)數(shù)的方式。

????????第一種是使用常用的標(biāo)準(zhǔn)小數(shù)點(diǎn)表示法:12.34 。

????????第二種表示浮點(diǎn)值的方法叫E表示法，其外觀是像這樣的:3.45E6，這指的是3.45 與 1000000 相乘的結(jié)果;E6 指的是 10 的 6 次方，即 1 后面 6 個(gè) 0。因此，3.45E6 表示的是 3450000，6 被稱(chēng)為指數(shù)，3.45被稱(chēng)為尾數(shù)。

????????E表示法最適合于非常大和非常小的數(shù)。E 表示法確保數(shù)字以浮點(diǎn)格式存儲(chǔ)，即使沒(méi)有小數(shù)點(diǎn)。注意，既可以使用 E 也可以使用e，指數(shù)可以是正數(shù)也可以是負(fù)數(shù)? 。

浮點(diǎn)類(lèi)型? ? ??

????????和ANSI C 一樣，C++也有 3 種浮點(diǎn)類(lèi)型:float、double 和 long double。

????????這些類(lèi)型是按它們可以表示的有效數(shù)位和允許的指數(shù)最小范圍來(lái)描述的。有效位是數(shù)字中有意義的位。例如，山脈的高度為14179 英尺，該數(shù)字使用了 5 個(gè)有效位，指出了最接近的英尺數(shù)。然而，將Shasta 山脈的高度寫(xiě)成約14000 英尺時(shí)，有效位數(shù)為2 位，因?yàn)榻Y(jié)果經(jīng)過(guò)四舍五入精確到了千位。在這種情況下，其余的3位只不過(guò)是占位符而已。有效位數(shù)不依賴(lài)于小數(shù)點(diǎn)的位置。例如，可以將高度寫(xiě)成14.162千英尺。這樣仍有 5個(gè)有效位，因?yàn)檫@個(gè)值精確到了第 5位。

????????事實(shí)上，C和C++對(duì)于有效位數(shù)的要求是，float 至少 32 位，double 至少48位，且不少于float,long double至少和 double 一樣多。這三種類(lèi)型的有效位數(shù)可以一樣多。然而，通常，float 為 32 位 （4個(gè)8位字節(jié)），double 為 64 位，long double 為 80、96 或128 位。另外，這 3 種類(lèi)型的指數(shù)范圍至少是-37到37.可以從頭文件cfloat?或 float.h中找到系統(tǒng)的限制。(cfloat 是 C 語(yǔ)言的float.h 文件的C++版本。)

浮點(diǎn)常量

????????在程序中書(shū)寫(xiě)浮點(diǎn)常量的時(shí)候，程序?qū)阉鎯?chǔ)為哪種浮點(diǎn)類(lèi)型呢？在默認(rèn)情況下，像8.24 和2.4E8這樣的浮點(diǎn)常量都屬于double 類(lèi)型。如果希望常量為float 類(lèi)型，請(qǐng)使用f或F后綴。對(duì)于 long double 類(lèi)型，可使用l或 L 后綴(由于l看起來(lái)像數(shù)字1，因此 L 是更好的選擇)。

浮點(diǎn)數(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

????????與整數(shù)相比，浮點(diǎn)數(shù)有兩大優(yōu)點(diǎn)。首先，它們可以表示整數(shù)之間的值。其次，由于有縮放因子，它們可以表示的范圍大得多。

????????缺點(diǎn)是浮點(diǎn)運(yùn)算的速度通常比整數(shù)運(yùn)算慢，且精度將降低 ，如下就是一個(gè)精度降低的例子。該程序?qū)?shù)字加1，然后減去原來(lái)的數(shù)字。結(jié)果應(yīng)該為 1。但結(jié)果是0，問(wèn)題在于，2.34E+22 是一個(gè)小數(shù)點(diǎn)左邊有 23 位的數(shù)字。加上1，就是在第23 位加 1。但float 類(lèi)型只能表示數(shù)字中的前 6 位或前 7 位，因此修改第 23位對(duì)這個(gè)值不會(huì)有任何影響。

? ? ? ? 擴(kuò)展小知識(shí)： 6位或者7位 是怎么來(lái)的呢？

????????浮點(diǎn)數(shù)的表示方式是使用 32 位（4 字節(jié)）來(lái)存儲(chǔ)。其中，1 位用于表示符號(hào)位，8 位用于表示指數(shù)部分，剩下的 23 位用于表示尾數(shù)部分。有效數(shù)字是指一個(gè)數(shù)中能夠表達(dá)出來(lái)并且對(duì)結(jié)果有影響的數(shù)字的個(gè)數(shù)。在浮點(diǎn)數(shù)表示中，尾數(shù)部分有 23 位，意味著可以表示的尾數(shù)的精度為 23 位。（2的23次方 是8388608，十進(jìn)制的7位?）

總結(jié)：

???????C++的基本類(lèi)型分為兩組:一組由存儲(chǔ)為整數(shù)的值組成，另一組由存儲(chǔ)為浮點(diǎn)格式的值組成。

????????整型之間通過(guò)存儲(chǔ)值時(shí)使用的內(nèi)存量及有無(wú)符號(hào)來(lái)區(qū)分。

????????整型從最小到最大依次是:bool、char、signed charunsigned char、short、unsigned short、int、unsigned intlong、unsigned long 以及C++11新增的long long和unsigned long long。還有一種 wchar_t 類(lèi)型，它在這個(gè)序列中的位置取決于實(shí)現(xiàn)。C++11 新增了類(lèi)型char16_t 和char32_t，它們的寬度足以分別存儲(chǔ)16 和 32 位的字符編碼。

????????C++確保了 char 足夠大，能夠存儲(chǔ)系統(tǒng)基本字符集中的任何成員，而wchar_t 則可以存儲(chǔ)系統(tǒng)擴(kuò)展字符集中的任意成員，short 至少為 16位，而 int 至少與 short 一樣長(zhǎng)，long 至少為 32 位，且至少和 int 一樣長(zhǎng)。確切的長(zhǎng)度取決于實(shí)現(xiàn)。字符通過(guò)其數(shù)值編碼來(lái)表示。I/O系統(tǒng)決定了編碼是被解釋為字符還是數(shù)字。
????????浮點(diǎn)類(lèi)型可以表示小數(shù)值以及比整型能夠表示的值大得多的值。3 種浮點(diǎn)類(lèi)型分別是 float、double 和long double.C++確保 float 不比 double 長(zhǎng)，而 double 不比 long double 長(zhǎng)。通常，float 使用 32 位內(nèi)存，double使用64 位，long double 使用80到128 位。
????????通過(guò)提供各種長(zhǎng)度不同、有符號(hào)或無(wú)符號(hào)的類(lèi)型，C++使程序員能夠根據(jù)特定的數(shù)據(jù)要求選擇合適的類(lèi)型。