Python 數(shù)字類型總結(jié)

Python 提供了多種數(shù)字類型來存儲和操作數(shù)值數(shù)據(jù)。這些類型包括整數(shù)、浮點數(shù)、長整數(shù)（在 Python 3 中已與整數(shù)合并）和復(fù)數(shù)。每種類型都有其特定的特性和使用場景。以下是關(guān)于 Python 數(shù)字類型的詳細總結(jié)，包括它們的特點、轉(zhuǎn)換方法以及常用的數(shù)學(xué)和隨機數(shù)函數(shù)。

1. 數(shù)字類型概述

Python 支持以下四種主要的數(shù)字類型：

• 整型 (int)：表示整數(shù)，可以是正數(shù)或負數(shù)，沒有小數(shù)部分。
• 浮點型 (float)：表示帶有小數(shù)部分的實數(shù)，支持科學(xué)計數(shù)法。
• 復(fù)數(shù) (complex)：由實部和虛部組成，用 a + bj 或 complex(a, b) 表示。
• 長整型 (long)：在 Python 2 中用于表示無限大小的整數(shù)，但在 Python 3 中已被移除，統(tǒng)一為 int 類型。

特點

• 不可變性：所有數(shù)字類型都是不可變的，這意味著一旦創(chuàng)建，它們的值就不能被修改。如果需要改變一個數(shù)字的值，實際上是創(chuàng)建了一個新的對象。
• 內(nèi)存管理：當(dāng)一個數(shù)字對象不再被引用時，Python 的垃圾回收機制會自動釋放其占用的內(nèi)存。

2. 數(shù)字類型的創(chuàng)建與賦值

# 整型
x = 42
y = -1000# 浮點型
pi = 3.14159
e = 2.71828
inf = float('inf')  # 正無窮大
ninf = float('-inf')  # 負無窮大
nan = float('nan')  # 非數(shù)字# 復(fù)數(shù)
c = 3 + 4j
d = complex(1, 2)# 長整型（Python 3 中與 int 合并）
z = 123456789012345678901234567890  # 自動處理為 int

3. 數(shù)字類型轉(zhuǎn)換

Python 提供了多種內(nèi)置函數(shù)來在不同數(shù)字類型之間進行轉(zhuǎn)換：

• int(x[, base])：將 x 轉(zhuǎn)換為整數(shù)，base 可選參數(shù)指定進制，默認為 10。
• float(x)：將 x 轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)。
• complex(real[, imag])：創(chuàng)建一個復(fù)數(shù)，real 和 imag 分別是實部和虛部。
• str(x)：將 x 轉(zhuǎn)換為字符串。
• repr(x)：將 x 轉(zhuǎn)換為表達式字符串。
• eval(str)：計算字符串中的有效 Python 表達式，并返回結(jié)果。
• hex(x)：將整數(shù) x 轉(zhuǎn)換為十六進制字符串。
• oct(x)：將整數(shù) x 轉(zhuǎn)換為八進制字符串。

# 類型轉(zhuǎn)換
int_value = int(3.5)        # 輸出: 3
float_value = float("12.34")  # 輸出: 12.34
str_value = str(42)          # 輸出: '42'
complex_value = complex(1, 2)  # 輸出: (1+2j)
hex_value = hex(255)         # 輸出: '0xff'
oct_value = oct(64)          # 輸出: '0o100'

4. 數(shù)學(xué)運算與函數(shù)

Python 提供了豐富的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，主要位于 math 和 cmath 模塊中。

math 模塊

math 模塊提供了對浮點數(shù)的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，如三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)等。

import math# 常用數(shù)學(xué)函數(shù)
print(math.sqrt(16))      # 輸出: 4.0
print(math.sin(math.pi / 2))  # 輸出: 1.0
print(math.log(10))       # 輸出: 2.302585092994046
print(math.exp(1))        # 輸出: 2.718281828459045
print(math.floor(4.9))    # 輸出: 4
print(math.ceil(4.1))     # 輸出: 5
print(math.fabs(-10))     # 輸出: 10.0
print(math.pow(2, 3))     # 輸出: 8.0
print(math.pi)            # 輸出: 3.141592653589793
print(math.e)             # 輸出: 2.718281828459045

cmath 模塊

cmath 模塊提供了對復(fù)數(shù)的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，類似于 math 模塊，但適用于復(fù)數(shù)。

import cmath# 復(fù)數(shù)數(shù)學(xué)函數(shù)
print(cmath.sqrt(-1))     # 輸出: 1j
print(cmath.sin(1))       # 輸出: (0.8414709848078965+0j)
print(cmath.log10(100))   # 輸出: (2+0j)

5. 隨機數(shù)生成

random 模塊提供了生成隨機數(shù)的功能，廣泛應(yīng)用于模擬、游戲開發(fā)等領(lǐng)域。

import random# 生成隨機數(shù)
print(random.random())          # 輸出: [0, 1) 之間的隨機浮點數(shù)
print(random.uniform(1, 10))    # 輸出: [1, 10] 之間的隨機浮點數(shù)
print(random.randint(1, 10))    # 輸出: [1, 10] 之間的隨機整數(shù)
print(random.choice(['apple', 'banana', 'cherry']))  # 隨機選擇一個元素
print(random.randrange(0, 10, 2))  # 從 0 到 10 之間按步長 2 選擇一個隨機整數(shù)
items = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(items)           # 隨機打亂列表順序
print(items)

6. 三角函數(shù)

math 模塊還提供了常見的三角函數(shù)，用于角度和弧度之間的轉(zhuǎn)換以及三角運算。

import math# 三角函數(shù)
print(math.sin(math.pi / 2))  # 輸出: 1.0
print(math.cos(math.pi / 2))  # 輸出: 6.123233995736766e-17 (接近 0)
print(math.tan(math.pi / 4))  # 輸出: 0.9999999999999999 (接近 1)
print(math.degrees(math.pi))   # 輸出: 180.0
print(math.radians(180))       # 輸出: 3.141592653589793

7. 數(shù)學(xué)常量

math 模塊中定義了一些常用的數(shù)學(xué)常量：

• math.pi：圓周率 π，約等于 3.141592653589793。
• math.e：自然常數(shù) e，約等于 2.718281828459045。

import mathprint(math.pi)  # 輸出: 3.141592653589793
print(math.e)   # 輸出: 2.718281828459045

總結(jié)

通過上述詳細的解釋，我們?nèi)娼榻B了 Python 中的數(shù)字類型及其特點、類型轉(zhuǎn)換方法、數(shù)學(xué)運算函數(shù)、隨機數(shù)生成和三角函數(shù)等內(nèi)容。這些知識不僅涵蓋了 Python 數(shù)字類型的使用，還包括了許多實用的內(nèi)置模塊和函數(shù)，幫助你在編程中更高效地處理數(shù)值數(shù)據(jù)。

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