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Python数字,类型转换和数学详解!

Python数字,类型转换和数学详解!

作者: 编程末白 | 来源:发表于2020-09-29 10:28 被阅读0次

    本文中,您将了解Python中使用的不同数字,如何从一种数据类型转换为另一种数据类型以及Python支持的数学运算。

    Python中的数字数据类型

    Python支持整数,浮点数和复数。它们在Python中定义为int,float和complex类。

    整数和浮点由存在或不存在小数点分隔。例如,5是整数,而5.0是浮点数。

    复数以形式书写x + yj,其中 X 是最重要的部分 ÿ 是虚构的部分。

    我们可以使用type() 函数来了解变量或值属于哪个类,并可以使用函数isinstance() 检查它是否属于特定类。

    让我们看一个例子:

    a = 5
    
    print(type(a)) 
    print(type(5.0))
    
    c = 5 + 3j
    print(c + 3) 
    
    print(isinstance(c, complex))
    

    当我们运行上面的程序时,我们得到以下输出:

    <class'int'>
    <类'float'>
    (8 + 3j)
    真正
    

    尽管整数可以是任意长度,但浮点数最多只能精确到15个小数位(第16位不准确)。

    我们每天处理的数字是十进制(以10为底)的数字系统。但是计算机程序员(通常是嵌入式程序员)需要使用二进制(基数2),十六进制(基数16)和八进制(基数8)的数字系统。

    在Python中,我们可以通过在数字之前添加前缀来表示这些数字。下表列出了这些前缀。

    | 编号系统 | 字首 |
    | 二元 | ‘0b’或’0B’ |
    | 八进制 | '0o'或'0O' |
    | 十六进制 | ‘0x’或’0X’ |

    这里有些例子

    print(0b1101011) # Output: 253 (251 + 2)
    print(0xFB + 0b10) # Output: 13
    print(0o15)
    

    运行该程序时,输出为:

    107
    253
    13
    

    类型转换

    我们可以将一种数字转换为另一种数字。这也称为强制。

    如果操作数之一为浮点型,则加法,减法等操作会强制整数隐式(自动)浮动。

    >>> 1 + 2.0
    3.0
    

    我们可以在上面看到1(整数)被强制转换为1.0(float)进行加法运算,结果也是一个浮点数。

    我们还可以使用诸如的内置函数 int() ,float() 并complex()在类型之间进行显式转换。这些函数甚至可以从字符串转换。

    不过只是知道基础理论是不行的,还需要结合项目实战案例来深刻理解,博主的Python学习.交.流.扣.扣.裙:8衣久二五寺久寺二(数字的谐音转换下可以找到了)内已经上传了最新的企业项目实战案例,有不懂的地方还可以和群友们一起讨论,还能和来自BAT的大佬近距离交流学习。

    >>> int(2.3) 2
    >>> int(-2.8) -2
    >>> float(5) 5.0
    >>> complex('3+5j')
    (3+5j)
    

    从float转换为整数时,数字将被截断(小数部分将被删除)。

    Python十进制

    Python内置类float会执行一些可能令我们惊讶的计算。我们都知道1.1和2.2的总和是3.3,但是Python似乎不同意。

    >>> (1.1 + 2.2) == 3.3
    False
    

    到底是怎么回事?

    事实证明,浮点数在计算机硬件中以二进制分数形式实现,因为计算机只能理解二进制(0和1)。由于这个原因,我们知道的大多数十进制小数不能准确地存储在我们的计算机中。

    让我们举个例子。我们不能将分数1/3表示为十进制数。这将得到0.33333333 ...无限长,我们只能对其进行近似。

    事实证明,十进制小数0.1会导致无限长的二进制分数0.000110011001100110011 ...,而我们的计算机只存储了有限数量的二进制数。

    这只会接近0.1,但永远不会相等。因此,这是我们计算机硬件的局限性,而不是Python中的错误。

    >>> 1.1 + 2.2
    3.3000000000000003
    

    为了克服这个问题,我们可以使用Python随附的十进制模块。浮点数的精度最高可以达到15个小数位,而十进制模块则具有用户可设置的精度。

    让我们看一下区别:

    import decimal
    print(0.1) 
    print(decimal.Decimal(0.1))
    

    输出量

    0.1
    0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625
    

    当我们要进行学校学习的十进制计算时,使用此模块。

    它也保留了意义。我们知道25.50公斤比25.5公斤更准确,因为它比两位小数两位。

    from decimal import Decimal as D 
    print(D('1.1') + D('2.2')) 
    print(D('1.2') * D('2.50'))
    

    输出量

    3.3
    3.000
    

    注意上例中的尾随零。

    我们可能会问,为什么不Decimal每次都执行而不是float?主要原因是效率。进行浮点运算必须比Decimal运算更快。

    什么时候使用Decimal而不是float?

    在以下情况下,我们通常使用十进制。

    • 当我们进行需要精确十进制表示的金融应用程序时。
    • 当我们要控制所需的精度水平时。
    • 当我们想实现小数位有效的概念时。

    Python分数

    Python通过其fractions模块提供涉及小数的运算。

    小数具有分子和分母,它们都是整数。该模块支持有理数算法。

    我们可以通过多种方式创建Fraction对象。让我们看看它们。

    import fractions 
    print(fractions.Fraction(1.5)) 
    print(fractions.Fraction(5)) 
    print(fractions.Fraction(1,3))
    

    输出量

    3/2
    5
    1/3
    

    Fraction从中创建时float,我们可能会得到一些异常的结果。这是由于上一节中讨论的二进制浮点数表示不完美所致。

    幸运的是,还Fraction允许我们使用字符串实例化。使用十进制数字时,这是首选选项。

    import fractions 
    
    # As float 
    # Output: 2476979795053773/2251799813685248
    print(fractions.Fraction(1.1)) 
    
    # As string 
    # Output: 11/10
    print(fractions.Fraction('1.1'))
    

    输出量

    2476979795053773/2251799813685248
    11/10
    

    此数据类型支持所有基本操作。这里有一些例子。

    from fractions import Fraction as F 
    print(F(1, 3) + F(1, 3)) 
    print(1 / F(5, 6)) 
    print(F(-3, 10) > 0) 
    print(F(-3, 10) < 0)
    

    输出量

    2/3
    6/5
    假
    真正
    

    Python数学

    Python提供了类似的模块,==math==并==random==可以执行不同的数学运算,例如三角函数,对数,概率和统计等。

    import math
    print(math.pi)
    print(math.cos(math.pi)) 
    print(math.exp(10)) 
    print(math.log10(1000)) 
    print(math.sinh(1)) 
    print(math.factorial(6))
    

    输出量

    3.141592653589793
    -1.0
    22026.465794806718
    3.0
    1.1752011936438014
    720
    

    这是Python math模块中可用的函数和属性的完整列表。

    import random 
    print(random.randrange(10, 20))
    x = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e'] 
    
    # Get random choice
    print(random.choice(x)) 
    
    # Shuffle x
    random.shuffle(x)
     
    # Print the shuffled x
    print(x)
     
    # Print random element
    print(random.random())
    

    运行上面的程序时,输出如下(由于随机行为,值可能会有所不同)

    18 
    Ë
    ['c','e','d','b','a'] 
    0.5682821194654443
    

    这是Python random模块中可用的函数和属性的完整列表。如果有朋友还有地方不了解的可以进博主的Python学习.交.流.扣.扣.裙:8衣久二五寺久寺二(数字的谐音转换下可以找到了)下载最新的Python学习资料,进行深层次的详细学习,有不懂的地方还可以和群内的行业大佬讨论学习


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