Python数据类型——数值型详解

布满荆棘的人生 2023-03-13 13:07 295阅读 0赞

**上一篇文章：[Python的变量和数据类型][Python]**

用Python画的滑稽脸

这是我之前用Python的 `turtle库`画的一个滑稽脸的视频，如果想要源码的话可以看我之前的博客： [如何用Python画QQ表情中的滑稽脸][Python_QQ]。拿走别忘了点个赞哈，感谢大家的支持。

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### 文章目录 ###

*  本篇简介
 *  基本类型：数值型
 *   *  整数类型：int
     *   *  常见的运算
         *  其他常用的数学运算函数
         *  随机数函数
         *  大小比较
         *  数的进制
     *  浮点数类型：float
     *   *  浮点数的特性
     *  复数类型
     *   *  复数的比较
         *  复数的应用
     *  更多的数学函数
     *   *  math模块中包含的函数
         *  cmath模块中包含的函数

>  写在前面：大家好！我是`ACfun`,我的昵称来自两个单词`Accepted`和`fun`。由于最近在学习python，学了一遍感觉不是特别条理，所以我想整理一个有关python基础的系列的文章。希望自己通过这次的整理可以对python有一个较为清晰的理解和认识。如果有不足或者的错误的地方欢迎在评论区或者私信我指正，感谢大家的不吝赐教。我的唯一博客更新地址是：[https://ac-fun.blog.csdn.net/][https_ac-fun.blog.csdn.net]。非常感谢大家的支持。  
>  `用知识改变命运，用知识成就未来。加油 (ง •̀o•́)ง (ง •̀o•́)ง`

# 本篇简介 #

上一篇博客：[Python的变量和数据类型][Python] 简单的写了一下Python中的数据类型有哪些，本篇我们来`详细的学习一下Python中的数据类型以及其应用`（字符串除外，字符串会在后面的博客中做专门的学习整理）。

# 基本类型：数值型 #

## 整数类型：int ##

Python3中的整数最大的特点就是“不限制大小”。在上一篇博客中也写到：`在Python2中支持的long，在Python3中不再支持。在Python 3里，只有一种整数类型 int，表示为长整型。`。那么这个int在Python中所表示的范围到底能有多大呢？给出的解释是：Python 长整数仅受限于用户计算机的虚拟内存总数。  
 基本可以这么说：Python3的int长度理论上是无限的。所以在Python你不必像在C语言或者java中一样考虑我是用int还是long还是long long等等。在Python3中我们只需要计算就可以了。比如我们计算一下2的100次方等于多少：

>>> 2**100
    1267650600228229401496703205376

我们直接在Python自带的IDLE中输入2\*\*100即可计算出结果，如果我们是使用的C语言无论是使用long型还是long long型，肯定会出现数据溢出的情况。因为在C语言中：

> long型所表示的范围为：-2147483648 ~ +2147483647 (4 Bytes)  
> long long所表示的范围为：-9223372036854775808 ~ +9223372036854775807 (8 Bytes)

通过这个例子，我们直接就体会到了Python对于大数的处理的方便性。在Python中无论多复杂的算式都可以直接的出结果。

### 常见的运算 ###

整数中常见的运算我们在上一篇博客：[Python的变量和数据类型][Python] 的`数值运算`部分已经写过了，这里我们再补充一下：

*  我们还可以使用divmod()这一内置函数直接求整数除法和余数。例如我们求divmod(m,n)：使用这个方法会得到两个整数，一个是m // n，另一个是m % n。
 *  m \*\* n 求乘方，即整数m的n次方，上面的`2 ** 100`就是2的100次方。
 *  abs(m) 求m的绝对值
 *  bin(m) 将数值m转换为二进制数，例如：

>>> x = 10
    >>> x
    10
    >>> bin(x)
    '0b1010'

*  oct(x) 将数值x转换为八进制，例如：

>>> n = 0b1001
    >>> oct(n)
    '0o11'

*  hex(x) 将数值x转换为十六进制，例如：

>>> x = 0o11
    >>> x
    9
    >>> hex(x)
    '0x9'

直接输出x，Python默认将该数值转换为10进制输出

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### 其他常用的数学运算函数 ###

![常用的数学函数][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTc1NTA3_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 随机数函数 ###

&Python3中的随机数函数用于生成随机数，比如我们要写一个猜数字的游戏就需要用到随机数，或者是当我们写一个游戏需要使用到随机数时（比如大富翁游戏的掷骰子）等等。常见的随机数的生成函数有以下几种：  
![随机数生成函数][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTc1NTA3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
例如：

# 生成10个随机数
    >>> import random
    >>> for i in range(10):
    	print(random.randint(0,100))
    	
    97
    2
    40
    28
    86
    25
    67
    69
    91
    58

关于生成随机数这一部分后面还会详细整理。这里只做一个简单的介绍，在后面的博客中我会写一个猜数字的小游戏，到时候我们在详细的学习如何生成随机数。

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### 大小比较 ###

在Python中我们也可以对数值的大小进行比较。我们可以使用比较运算符来进行两个数的比较：  
![比较][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTc1NTA3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
在Python中我们还可以进行连续的比较，比如：

>>> 7 > 3 >= 2
    True
    >>> 7 < 3 >= 0
    False

我们会发现和上面表中的一样，如果表达式正确，那么会返回True，错误则会返回False。我们可以用这个来控制循环，比如满足条件就继续循环，不满足就结束循环，这个在以后的博客中也会详细的说明。

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### 数的进制 ###

在常见运算中也写到了关于进制转换的内置函数，Python中同样也有二进制、八进制、十进制、十六进制。

*  在Python中`二进制(binary)以前缀0b或者0B开头`，注意这里的是阿拉伯数字0而不是字母o，千万不要输错了。使用bin()函数来返回对应数值的二进制。比如：

>>> x = 0b1111
    >>> x
    15
    >>> bin(x)
    '0b1111'
    >>> x = 0B1101
    >>> x
    13
    >>> bin(13)
    '0b1101'

*  `八进制(octal)以前缀0o或者0O开头`，同样也要注意是阿拉伯数字0和字母o | O,要注意区分。使用oct()函数返回相应数值的八进制。
 *  十进制无前缀数字，使用int()即可将其他进制转换为十进制。
 *  `十六进制(hexadecimal)以前缀0x或者0X开头`，使用hex()函数将其他数值转换为十六进制。

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## 浮点数类型：float ##

浮点数的操作与上面的整数操作类似。但是`浮点数受到17位有效数字的限制`，浮点数一般只有17位有效数字，如果超过17位那么就要使用科学计数法来表示

### 浮点数的特性 ###

由于浮点数在计算机中是以二进制来表示的，所以`有些时候浮点数在转换以及运算过程中难免会产生一些误差`。所以有的时候我们会发现一些匪夷所思的错误。比如我们计算一下2.1+4.2结果肯定为6.3呀，但是如果我们在IDLE中计算一下，却发现结果为`6.300000000000001`，比较的结果是False。

>>> 2.1 + 4.2
    6.300000000000001
    >>> 2.1 + 4.2 == 6.3
    False

为什么会这样呢？？？其实就是因为在计算机进行进制转换的时候产生了微小的误差。  
 所以我们用到浮点数的时候，当我们进行比较的时候最好不要用 `==`来比较。而是将它们做差，如果他们之间的差小于一个很小很小的数，我们就认为这两个浮点数相等。

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## 复数类型 ##

Python中内置了复数类型。Python可以支持所有有关复数的常见运算。比如加、减、乘、除、乘方等等。我们可以使用`.real`来取出复数的实部，使用`.imag`取出复数的虚部。  
 复数的表示在数学中是`a+bi`，但是在实际编程中因为i与阿拉伯数字1太接近了，不好区分，所以在Python中用j代表i，即`a+bj`。

### 复数的比较 ###

复数之间只能比较是否相等，不能比较大小。这也是数学上的真理，所以在Python中的复数也只能比较两个复数是否相等，不能比较大小。

### 复数的应用 ###

求平面上两个点(x1,x2)和(y1,y2)之间的距离。

>>> abs((4+3j)+(1+6j))
    10.295630140987
    >>> abs(1+1j)
    1.4142135623730951

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## 更多的数学函数 ##

Python中不止有上面提到的数学函数，还有很多其他的函数。Python 中数学运算常用的函数基本都在 `math 模块、cmath 模块中`。

*  Python math 模块提供了许多对浮点数的数学运算函数。
 *  Python cmath 模块包含了一些用于复数运算的函数。

>  cmath 模块的函数跟 math 模块函数基本一致，区别是 cmath 模块运算的是复数，math 模块运算的是数学运算。

使用math或者cmath函数必须先导入。使用import math导入math模块，使用import cmath导入cmath模块。

### math模块中包含的函数 ###

我们可以使用dir()函数显示出我们导入模块所包含的内容：

>>> import math
    >>> dir(math)
    ['__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'acos', 'acosh', 'asin', 'asinh', 'atan', 'atan2', 'atanh', 'ceil', 'copysign', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'erf', 'erfc', 'exp', 'expm1', 'fabs', 'factorial', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'fsum', 'gamma', 'gcd', 'hypot', 'inf', 'isclose', 'isfinite', 'isinf', 'isnan', 'ldexp', 'lgamma', 'log', 'log10', 'log1p', 'log2', 'modf', 'nan', 'pi', 'pow', 'radians', 'remainder', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh', 'tau', 'trunc']

其中包含的函数这里就不再详细的解释了，如果想知道某一个函数的使用方法，直接百度即可。

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### cmath模块中包含的函数 ###

>>> import cmath
    >>> dir(cmath)
    ['__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'acos', 'acosh', 'asin', 'asinh', 'atan', 'atanh', 'cos', 'cosh', 'e', 'exp', 'inf', 'infj', 'isclose', 'isfinite', 'isinf', 'isnan', 'log', 'log10', 'nan', 'nanj', 'phase', 'pi', 'polar', 'rect', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh', 'tau']

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参考资料：

*  中国大学生慕课——Python语言基础与应用
 *  [math — 数学函数][math _]
 *  [Python Number(数字)][Python Number]
 *  [Python3 数字(Number)][Python3 _Number]

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> 未完待续，持续更新中……  
> ![学习！！！][20200514005046381.png]

[Python]: https://ac-fun.blog.csdn.net/article/details/106060204
[Python_QQ]: https://ac-fun.blog.csdn.net/article/details/97174850
[https_ac-fun.blog.csdn.net]: https://ac-fun.blog.csdn.net/
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[math _]: https://docs.python.org/zh-cn/dev/library/math.html
[Python Number]: https://www.runoob.com/python/python-numbers.html
[Python3 _Number]: https://www.runoob.com/python3/python3-number.html
[20200514005046381.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200514005046381.png