数字(Number) | 最贴近生活的 Python 数据类型

前言

文章首发于个人公众号：可乐python说

Hi，大家好，我是可乐，无论是工作、学习还是生活中，我们都在无时无刻与数字打交道，暂且称之为最贴近生活的 Python 数据类型。

今天，给大家详细介绍一下 Python 中数字的相关知识，并附上相应的案例代码，便于吸收、理解。

数字简介

数字 (Number) 是 Python 中基本的数据类型之一，数字类型属于数值型数据，用于存储数值，是不可改变的，数值发生改变时，会重新分配内存空间，产生新的对象。

数字类型提供 标量存储 与 直接访问 ，它包括 整数类型(Int)、 浮点类型(Float)、布尔(Bool)类型、以及 复数(Complex)类型。

整型(Int) ：通常被称为是整型或整数，是正或负整数，不带小数点。

浮点型(Float) ：浮点型由整数部分与小数部分组成，浮点型也可以使用科学计数法表示（1.8e2 = 1.8 x 10^2 = 180）

复数( (Complex)) ：复数由实数部分和虚数部分构成，可以用 a + bj，或者complex(a, b) 表示，复数的实部 a 和虚部 b 都是浮点型。

布尔(Bool) 型：数字中的 1 和 0 ，对应布尔型中的真 (True) 和假（Flase）。

数字的相关操作包括数字运算、类型转换、数学函数、以及随机数相关函数等。

初识数字

1、定义整型数字对象。

>>> def_int = 18
>>> def_int
18
>>> type(def_int)
<class 'int'>

2、定义浮点型数字对象。

>>> def_float = 1.68
>>> def_float
1.68
>>> type(def_float)  
<class 'float'>

3、定义复数型数字对象。

>>> def_complex = 6 + 8j
>>> def_complex
(6+8j)
>>> type(def_complex) 
<class 'complex'>

4、使用 del 语句删除数字对象。

>>> def_int = 18
del def_int
>>> def_int
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
NameError: name 'def_int' is not defined

5、数学常量 e 与 pi

# Python 在 math 模块中定义了常量
# 导入对应的常量
>>> from math import e, pi
# 自然对数
>>> e
2.718281828459045
# 圆周率
>>> pi
3.141592653589793

6、与布尔值对应的数字。

# 将 Bool 值与数字做等值判断
>>> True == 1
True
>>> False == 0
True

数字基本操作符

数字基本操作符可参照下表：

操作符	说明
a + b	a 与 b 的和
a - b	a 与 b 的差
a * b	a 与 b 的积
a / b	a 与 b 的商
a // b	a 与 b 商的整数部分
%	a 与 b 的取余运算，也称模运算
- a	a 的负数
+=	自加运算
-=	自减运算
*=	自乘运算
/=	自除运算
a ** b	a 的 b 次幂

1、和与差运算。

>>> 2 + 6
8
>>> 6 - 2
4
# 整型与浮点型运算的结果是浮点型
>>> 6 + 1.68
7.68
>>> 6 - 1.68
4.32

2、积与商运算。

>>> 2 * 6
12
# 整除的结果也为浮点型
>>> 6 / 2
3.0
>>> 1.5 * 2
3.0
>>> 6 / 1.5
4.0

3、取商得整数部分。

# 运算中包含浮点型，结果就为浮点型
>>> 6 // 2
3
>>> 6.0 // 2
3.0
# 不可整除的运算仅取整数部分
# 并不会对小数部分四舍五入
>>> 6 // 4
1
>>> 14 // 3
4

4、取余运算(模运算)。

# 整除时余数为 0 
>>> 15 % 5
0
>>> 8 % 3
2
>>> 14 % 5
4
# 运算中包含浮点型，结果就为浮点型
>>> 8.0 % 3
2.0

5、自加运算。

>>> def_int = 18
# 此语句等价于：
# def_int = def_int + 1
>>> def_int += 1
>>> def_int
19

6、自减运算。

>>> def_int = 18
# 此语句等价于：
# def_int = def_int - 1
>>> def_int -= 1
>>> def_int
17

7、自乘运算。

>>> def_int = 8
# 此语句等价于：
# def_int = def_int * 2
>>> def_int *= 2
>>> def_int
16

8、自除运算。

>>> def_int = 8
# 此语句等价于：
# def_int = def_int / 2
>>> def_int /= 2
>>> def_int
4.0

9、幂运算。

# 2 的 3 次方，等价于：
# 2 * 2 * 2
>>> 2 ** 3
8
>>> 3 ** 3
27

数字类型转换方法

数字类型转换相关方法可参照下表：

方法	说明
int(obj)	将对象转换为整型
float(obj)	将对象转换为浮点型
complex(obj)	将对象转换为复数型，虚部为 0
complex(a, b)	生成一个复数，a 为实部，b 为虚部

1、使用 int 方法，将对象转换为整型。

>>> int(8.0)
8
>>> int(5.2)
5
# int 方法不会进行四舍五入操作
>>> int(5.8)
5

2、使用 float 方法，将对象转换为浮点型。

>>> float(8)
8.0
>>> float(88)
88.0

3、使用 complex 方法，将对象转换为复数型。

# 不指定虚部，默认为 0
>>> complex(8)
(8+0j)
# 指定虚部
>>> complex(8, 6)
(8+6j)

数字运算内置函数

Python 中的提供了一系列的数字运算内置函数，相关用法可参照下表：

函数	说明
max(x1,x2,...)	求给定序列的最大值
min(x1,x2,...)	求给定序列的最小值
abs(obj)	求绝对值
fabs(obj)	math 模块提供，求绝对值
ceil(obj)	math 模块提供，上入取整数
floor(obj)	math 模块提供，下舍取整数
exp(x)	math 模块提供，求 e 的 x 次幂
pow(x, y)	幂运算，与 x ** y 类似
round(x [,n])	四舍五入，还可指定小数点后的位数
sqrt(x)	math 模块提供，求平方根
modf(x)	math 模块提供，返回整数、小数部分
log(x)	math 模块提供，求以 e 为底数的 x 对数
log10(x)	math 模块提供，求以10 为底数的 x 对数

下面通过案例逐一演示。

1、使用 max、min 函数，求最大值、最小值。

>>> max(1, 6, 2.5)
6
>>> min(1, 6, 2.5)
1

2、使用 abs、fabs 函数，求绝对值。

# abs 函数
>>> abs(10)
10
>>> abs(-10)
10

# math 中的 fabs 函数
>>> from math import fabs
# 返回结果为浮点型
>>> fabs(-10)
10.0

3、使用 ceil、floor 函数，对数字取整。

>>> from math import ceil, floor
# ceil 上入取整
>>> ceil(5.2)
6
# floor 下舍取整
>>> floor(5.8)
5

4、使用 exp函数，对常量 e 进行幂运算。

>>> from math import exp, e
# 先看下数学中的常量 e
>>> e
2.718281828459045
# e 的平方
>>> exp(2)
7.38905609893065

5、使用 pow 函数，进行幂运算。

# 2 的平方
>>> pow(2, 2)
4
# 3 的平方
>>> pow(3, 2)
9

6、使用 round 函数，对数字进行四舍五入操作。

>>> round(5.2)
5
>>> round(5.8)
6
# 指定小数点后保留的位数
>>> round(5.888, 2)
5.89

7、使用 sqrt 函数，求平方根。

>>> from math import sqrt
# 求 4 的平方根
>>> sqrt(4)
2.0
# 求 9 的平方根
>>> sqrt(9)
3.0

8、使用 modf 函数，返回数字的整数和小数部分。

>>> from math import modf
# 为什么小数部分不是 0.8 
# 而是 0.8000000000000007 呢？
# 计算机采用二进制的方式存储数据
# 这里不再深究，有兴趣的朋友可以研究下
>>> modf(10.8)
(0.8000000000000007, 10.0)
>>> modf(16.8)
(0.8000000000000007, 16.0)

9、使用 log 、log10 函数，求对数。

>>> from math import log, log10
# log 以 e 为底数求对数
>>> log(10)
2.302585092994046
>>> log(100)
4.605170185988092

# log10 以 10 为底数求对数
>>> log10(10)
1.0
>>> log10(100)
2.0

随机数相关方法

工作中的一些应用场景，会经常使用到随机数，Python 中的 random 模块封装了随机数的相关操作方法，相关用法可参照下表：

函数	说明
random()	在 [0,1) 范围内随机生成一个实数
uniform(x, y)	在 [x,y] 范围内随机生成一个实数
randint(x, y)	在 [x,y] 范围内随机生成一个整数
choice(seq)	在序列中随机选择一个元素
shuffle(seq)	对序列的中的元素随机排序
randrange ([start,] stop [,step])	在[start,stop)范围内按步长获取随机整数，步长默认为 1

下面通过案例逐一演示。

1、使用 random 方法，生成 [0,1) 范围内的随机数。

# 导入 random 模块
>>> import random
# 调用 random 方法
>>> random.random()
0.8136318951871051
>>> random.random()
0.3454891745061127

2、使用 uniform 方法，在指定范围内生成一个随机数。

>>> import random
# 在 [0, 10] 范围内生成随机数
>>> random.uniform(1, 10)
9.71818269408875
>>> random.uniform(1, 10)
6.691348571331768

3、使用 randint 方法，在指定范围内生成一个随机整数。

>>> import random
# 在 [0, 10] 范围内生成随机整数
>>> random.randint(1, 10)
2
>>> random.randint(1, 10)
10

4、使用 choice 方法，在序列中随机选择一个元素。

>>> import random
# 在序列中随机选择一个元素
>>> random.choice([1, 3, 5, 7, 8])
3
>>> random.choice([1, 3, 5, 7, 8])
7

5、使用 shuffle 方法，对序列的中的元素随机排序。

>>> import random
>>> def_seq = [1, 3, 5, 7, 8]
>>> random.shuffle(def_seq)
>>> def_seq
[3, 8, 5, 1, 7]
>>> random.shuffle(def_seq)
>>> def_seq
[1, 7, 5, 8, 3]

6、使用 randrange 方法，在指定范围按特定步长获取随机整数。

>>> import random
# 不指定步长，默认为 1 
>>> random.randrange(1, 10)
7
>>> random.randrange(1, 10)
6

# 指定步长，只取奇数
>>> random.randrange(1, 10, 2)
9
>>> random.randrange(1, 10, 2)
7

扩展 - 时间格式转换

使用 divmod 方法将时间秒数转换为 时：分：秒 的格式

# 定义一个函数
>>>  def seconds_to_hms(seconds):
        """
        秒转换为时分秒的形式
        :return:转换转换后的格式
        """
        seconds = int(seconds)
        m, s = divmod(seconds, 60)
        h, m = divmod(m, 60)
        h_m_s = "%02d:%02d:%02d" % (h, m, s)
        return h_m_s
# 调用函数
>>>  seconds_to_hms(100)
'00:01:40'
>>>  seconds_to_hms(3600)
'01:00:00'

扩展 - 猜数字游戏

import random

# 定义一个函数
>>> def guess_number():
        """
        猜数字游戏
        :return:相关提示语
        """
        random_num = random.randint(1, 10)
        while True:
            # 引导玩家输入 10 以内的整数
            input_number = int(input("请输入10以内的整数："))
            if input_number > random_num:
                print("大啦，继续加油")
            elif input_number < random_num:
                print("小啦，继续加油")
            else:
                print("恭喜你猜中拉")
                break
>>> guess_number()
请输入10以内的整数： 10
大啦，继续加油
请输入10以内的整数： 5
小啦，继续加油
请输入10以内的整数： 6
恭喜你猜中拉

总结

Python 中数字相关的操作比较丰富，三角函数 相关的操作我在工作中很少使用，有兴趣的朋友可以自行尝试。

数字的基本操作符应用比较广泛，在遇到相关需求时，选择合适的使用即可，当然有时也需要配合、嵌套使用。

内置函数中求最值、取整、幂运算等相对较常用，随机数相关的函数也十分重要，如在设计短信、图片验证码时常会用到。

文中难免会出现一些描述不当之处（尽管我已反复检查多次），欢迎在留言区指正，也可分享数字相关的操作技巧、有趣的小案例。

原创文章已全部更新至 Github：https://github.com/kelepython/kelepython

本文永久博客地址：https://kelepython.readthedocs.io/zh/latest/c01/c01_08.html