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Python回顾与整理3:数字
阅读量:6225 次
发布时间:2019-06-21

本文共 7624 字,大约阅读时间需要 25 分钟。

0.说明

     

        数字用的次数是否多主要是看需求,如果是做自动化运维平台开发,比如做一个自动监控的系统,那么你肯定需要收集一定量的数据,然后再对这些数据做一定的处理,那么这时候,你就一定需要用得上数字的。当然,我这里所说的要不要用数字,指的是,你是否需要对你的数据做一定的处理。


1.数字简介

        数字是不可更改类型,也就是说变更数字的值会生成新的对象。

(1)创建数值对象并用其赋值(数字对象)

>>>anInt = 1>>>aComplex = 1.23+4.56j

(2)更新数字对象

        因为数字对象是不可变对象,所以所谓的更新指的是:删除该变量原来指向的数字对象,同时生成一个新的数字对象并让该变量指向它。

>>> anInt = 1>>> id(anInt)35934552>>> anInt += 1>>> anInt2>>> id(anInt)35934528

(3)删除数字对象

        只要数字对象的引用计数器为零,那么该数字对象本身就会被删除。

>>> del anInt>>> id(anInt)Traceback (most recent call last):File "
", line 1, in 
NameError: name 'anInt' is not defined


2.整型

        

        Python的整型分为几种:布尔型 标准整型  长整型

(1)布尔型

        取值范围只有True和False。

(2)标准整型

        相当于是C的(有符号)长整型,八进制数以数字“0”开始,十六进制数以“0x”或“0X”开头

(3)长整型

        末尾加上字母“L”或“l”,但建议写成大写

        需要注意的是,在现在,Python的标准整型和长整型其实区分已经不明确了,已经不需要考虑是使用标准整型和长整型了,因为一旦有数据溢出的情况,Python将会自动为我们转换为长整型,即整型和长整型会慢慢统一。


3.双精度浮点数

        Python中的浮点型类似C语言中的double类型,是双精度浮点型(即长浮点数),每个浮点型占8个字节,即64位,完全遵守IEEE745标准浮点数规范。(关于长浮点数的表示方法以及在计算机中的处理,可以参考计算机组成原理的相关书籍)

        下面是一些合法的表示方法:

>>> 0.00.0>>> -777.-777.0>>> 96e3 * 1.096000.0>>> 4.3e254.3e+25>>> 9.384e-239.384e-23>>> float(12)12.0>>> 4.2E-104.2e-10


4.复数

        一个复数是一对有序浮点型(x, y),表示为x + yj,其中x是实数部分,y是虚数部分。有下面的注意点:

  • 虚数不能单独存在,它们总是和一个值为0.0的实数部分一起来构成一个复数

  • 复数由实数部分和虚数部分组成

  • 表示虚数的语法:x + yj

  • 实数部分和虚数部分都是浮点型

  • 虚数部分必须有后缀j或J

        根据上面的要点,要写出合法的复数就很简单了。

(1)复数的内建属性

        主要是复数的实部,虚部以及它的共轭复数,如下:

>>> aComplex = 1.3 + 3j>>> aComplex.real1.3>>> aComplex.imag3.0>>> aComplex.conjugate()(1.3-3j)


5.操作符

        Python操作符主要是指三种:标准类型操作符 数值操作符和专门的整型操作符。

(1)混合模式操作符

        主要是指,当两种类型不同的数值进行运算时,Python会根据相应的规则自动帮我们作类型的强制转换,而这些规则如下(其实就是coerce()方法的描述,后面会有介绍):

  • 如果有一个操作数是复数,另一个操作数则被转换为复数

  • 否则,如果有一个操作数是浮点型,另一个操作数被转换为浮点型

  • 否则,如果有一个操作数是长整型,另一个操作数被转换为长整型

  • 否则,两者必须都是普通整型,无须作类型转换

(2)标准类型操作符

        在《Python回顾与整理2:Python对象》中,介绍了Python标准类型的操作符,这些标准类型操作符对数值类型也是适用的,举例如下:

>>> 1 == 1True>>> 1 < 5 < 9True>>> 1 < 5 and 5 < 9True

(3)算术操作符

        这类操作符在许多编程语言中都有,如加 减 乘 除 取余和幂运算等等。部分介绍如下:

(a)除法

  • 传统除法

>>> 3 / 21>>> 1 / 20>>> 1.0 / 2.00.5
  • 真正的除法

>>> from __future__ import division>>> 1 / 20.5>>> 1.0 / 2.00.5

        需要注意的是,__future__是Python提供新特性测试的一个包,对于可能会在以后支持的特性,Python都会将其归入这个包以供测试。

  • 地板除

>>> 1 // 20>>> 1.0 // 2.00.0>>> 3 // 21

        在Python3+版本中,除法已经是真正的除法了,而不是默认的地板除,当然,如果确定是要使用地板除的,只需要使用“//”就可以了。

(b)取余

        比较简单:

>>> 5 % 21

(c)幂运算

        主要是幂运算操作符**,其优先级可描述如下:

  • 比其左侧操作数的一元操作符优先级高

  • 比其右侧操作数的一元操作符优先级低

例子如下:

>>> 3 ** 29>>> -3 ** 2-9>>> 4.0 ** -1.00.25

(4)位操作符(只适用于整型)

        Python整型支持标准位运算,主要是:

  • 取反(~)

>>> ~2-3

        即结果为-(num + 1),从二进制角度的解释如下:

2的二进制为:00000010

按位取反后为:11111101

        因为Python中的数默认是有符号数,因此计算机在处理11111101时,认为它是一个负数(最高位为符号位),而负数在计算机中是以补码的形式表示的,因此,在输出11111101的十进制数之前,计算机将其转换为原码,即除符号位外其余各位取反加1,所以最后得到的是10000011,也就是-3了。(关于相关的理论知识,可以参考计算机组成原理的相关内容)

  • 按位与(&)

>>> 2 & 32

        2为0000|0010,3为0000|0011,按位与即为0000|0010,也就是2了。

  • 或(|)

>>> 2 | 33

        2为0000|0010,3为0000|0011,按位或即为0000|0011,也就是3了。

  • 异或(^)

>>> 2 ^ 31

        2为0000|0010,3为0000|0011,按位或即为0000|0001,也就是1了。

  • 左移(<<)

>>> 2 << 14

        2的二进制表示为0000|0010,左移一位即为0000|0100,也就是4了。

  • 右移(>>)

>>> 2 >> 11

        2的二进制表示为0000|0010,右移一位即为0000|0001,也就是1了。


6.内建函数与工厂函数

(1)标准类型函数

        在《Python回顾与整理2:Python对象》中,介绍了Python标准类型的内建函数,这些标准类型的内建函数对数值类型也是适用的,举例如下:

>>> cmp(1, 3)-1>>> cmp(0xff, 255)0>>> str(0xff)'255'>>> str(55.3e2)'5530.0'>>> type(0xFF)
>>> type(314L)
>>> type(2-1j)

(2)数字类型函数

        Python数字类型函数主要执行两个方面的功能:

  • 用于数字类型转换(工厂函数)

  • 用于执行一些常用运算(内建函数)

(a)转换工厂函数

        int(),long(),float()和complex()用于将其他数值类型转换为相应的数值类型。

        需要注意的是,在Python2.2以前,这些转换函数只是作为Python的内建函数使用,但在之后,由于Python的类和类型进行了统一,所以这些内建函数实为工厂函数(在《Python回顾与整理2:Python对象》中介绍过,即这些转换函数都是类对象,调用它们实际上是生成了该类的一个实例,这点尤其需要注意):

>>> type(int)
>>> type(long)

        分别介绍如下:

  • int(obj, base=10):将其他类型数值转换为int类型数值或将数值字符串转换为int类型数值

    base为进制转换参数,如果是数字类型之间的转换,则不需要提供这个参数,否则会引发异常:

>>> int(3.0)3

        如果是对字符串进行转换,则可以提供进制参数,表示要转换的字符串原来的进制,默认base为10:

>>> int('123')123>>> int('123', 8)83>>> int('123', 16)291

        当然也可以指定为0,说明把原来的字符串数作为一个整型(跟base=10时一样):

>>> int('123', 0)123
  • long(obj, base=10):将其他类型数值转换为long类型数值或将数值字符串转换为long类型数值,与int()的使用方法一样

  • float(obj):将其他类型数值转换为float类型数值或将数值字符串转换为float类型数值

>>> float(123)123.0>>> float('123')123.0
  • complex(str)或complex(real, imag=0.0):将complex数值字符串转换为complex类型数值

>>> complex(2.3e-10, 45.3e4)>>> complex('2+3j')(2+3j)(2.3e-10+453000j)

(b)功能函数

        即主要用来对数值进行运算的函数,包括:abs(), coerce, divmod(), pow()和round(),这些函数为内建函数:

>>> type(abs)
>>> type(coerce)

        分别介绍如下:

  • abs(num):返回给定参数的绝对值,如果是参数为复数,则返回复数的模长

>>> abs(-1)1>>> abs(10.0)10.0>>> abs(3+4j)5.0
  • coerce(num1, num2):将num1和num2转换为同一类型,然后以一个元组的形式返回

>>> coerce(3, 3+2j)((3+0j), (3+2j))>>> coerce(3.0, 2)(3.0, 2.0)>>> coerce(3, 2L)(3L, 2L)>>> coerce(3, 2)(3, 2)
  • divmod(num1, num2):接收两个参数,返回一个包含商和余数的元组

>>> divmod(10, 3)(3, 1)>>> divmod(10, 2.5)(4.0, 0.0)>>> divmod(2+1j, 0.5-1j)((-0+0j), (2+1j))
  • pow(num1, num2, mod=1):取num1的num2次方,如果提供mod参数,则计算结果再对mod取余

>>> pow(2, 5)32>>> pow(2, 5, 15)2
  • round(flt, ndig=1):接受一个浮点型flt并对其四舍五入,保存ndig位小数,若不提供ndig参数,则默认小数点后0位

>>> round(3.499)3.0>>> round(3.599)4.0>>> round(3.49999, 1)3.5

        提及round(),来区分下面的三个函数:

  • int():直接去掉小数部分,结果为整型

  • math.floor():得到最接近原数但又小于原数的整型(返回值为浮点型)

  • round():四舍五入

        可以举下面的例子来作区分:        

>>> from math import floor>>> def compare(num):...  print 'int(%.1f)\t%+.1f' % (num, int(num))...  print 'floor(%.1f)\t%+.1f' % (num, floor(num))...  print 'round(%.1f)\t%+.1f' % (num, round(num))...>>> compare(0.2)int(0.2)	+0.0floor(0.2)	+0.0round(0.2)	+0.0>>> compare(0.7)int(0.7)	+0.0floor(0.7)	+0.0round(0.7)	+1.0>>> compare(1.2)int(1.2)	+1.0floor(1.2)	+1.0round(1.2)	+1.0>>> compare(1.7)int(1.7)	+1.0floor(1.7)	+1.0round(1.7)	+2.0>>> compare(-0.2)int(-0.2)	+0.0floor(-0.2)	-1.0round(-0.2)	-0.0>>> compare(-0.7)int(-0.7)	+0.0floor(-0.7)	-1.0round(-0.7)	-1.0>>> compare(-1.2)int(-1.2)	-1.0floor(-1.2)	-2.0round(-1.2)	-1.0>>> compare(-1.7)int(-1.7)	-1.0floor(-1.7)	-2.0round(-1.7)	-2.0

        这样比较之后,它们之间的区别就非常明显了。

(3)仅用于整型的函数

        主要有两类,一类用于进制转换,另一类用于ASCII转换。需要注意的是,这里的整形包括标准整型和长整型。

(a)进制转换函数

        主要是下面的两个函数:

  • oct():将数值转换为八进制数,返回值为字符串

  • hex():将数值转换为十六进制数,返回值为字符串

        如下:

>>> hex(255)'0xff'>>> hex(3893)'0xf35'>>>>>> oct(255)'0377'>>> oct(3893)'07465'

(b)ASCII转换函数

        主要是下面的两个函数:

  • chr():接受一个单字节整型值(0~255),返回一个字符串(其实是一个字符,只是在Python中并没有“字符数据类型”)

  • ord():接受一个ASCII范围内的字符,返回其对应的整型值

  • unichr():接受Unicode码值,返回其对应的Unicode字符

    如下:

>>> chr(65)'A'>>>>>> ord('A')65>>>>>> unichr(1725)u'\u06bd'>>> print unichr(1725)


7.其他数字类型

(1)布尔“数”

        布尔类型只有两个值:True和False,实际上它是整型的子类,只是它不能再被继承而生成它的子类,其它的注意点如下:

  • 没有__nonzero__()方法的对象的布尔值默认是True

  • 值为零的任何数字或空集(空列表 空元组和空字典等)在Python中的布尔值都是False

        下面举几个例子:

>>> bool(1)True>>> bool(3)True>>> bool([])False

        对于对象的__nonzero__()方法,可见下面的例子:

#对象无__nonzero__方法的情况>>> class C: pass...>>> c = C()>>> bool(c)True#重载__nonzero__方法,使它返回False>>> class C:...  def __nonzero__(self):...    return False...>>> c = C()>>> bool(c)False>>> bool(C)True

(2)十进制浮点数

        该问题在Python后续版本中已经解决,如下:

>>> 0.10.1

        当然,如果你在安卓手机上使用QPython,会发现该问题依然存在。


8.相关模块

        比较著名的是Numeric(NumPy)和SciPy,这两个包都是第三方扩展包。

        其它的数字类型相关模块为:decimal array  math/cmath  operator  random,需要用到时,查阅相关资料即可,这里主要介绍一下random模块。

        random模块中最常用的函数如下:

  • randint(num1, num2):返回num1和num2之间的随机整数(能取到下限和上限)

>>> random.randint(1, 2)2>>> random.randint(1, 2)2>>> random.randint(1, 2)2>>> random.randint(1, 2)1
  • randrange(num1, num2):返回值为range(num1, num2)之间的数,即不能取到上限

>>> random.randrange(1, 2)1>>> random.randrange(1, 2)1>>> random.randrange(1, 2)1……

        结果总是为1。

  • uniform(num1, num2):几乎和randint()一样,不过它返回的是二者之间的一个浮点型(不包括范围上限)

>>> random.uniform(1, 2)1.2845602051034062>>> random.uniform(1, 2)1.0178567905561313>>> random.uniform(1, 2)1.8440532614481977
  • random():类似于uniform,不过它不接收参数,并且下限恒等于0.0,上限恒等于1.0

>>> random.random()0.04360809434722357>>> random.random()0.7386566820354784>>> random.random()0.8564193451546396
  • choice():随机返回给定序列的一个元素

>>> random.choice('xpleaf')'l'>>> random.choice('xpleaf')'f'>>> random.choice('xpleaf')'f'>>> random.choice([1, 2, 3])1>>> random.choice([1, 2, 3])1>>> random.choice([1, 2, 3])3

        OK,数字类型的总结就到这里了,虽然实际当中你可能并不需要用到这么多的特性,不过学习过之后,你会对Python有更深入的了解。

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