Python基础——三大数字类型，你都了解吗？

本文作者：温和铭 中南财经政法大学统计与数学学院

本文编辑：赵一帆

技术总编：陈   鼎

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在学习编程语言时，我们的第一课往往是从认识基本的数据类型开始的，对于Python的学习也不例外。Python提供的基本数据类型包括：数字（Number）、字符串（String）、列表（List）、元组（Tuple）、集合（Set）、字典（Dictionary）等，今天我们从最简单的数字（Number）开始介绍，内容包括各数字类型的定义及相互转化。

01数字类型概述

Python内置的数字类型包括：

• 整型（int）

• 浮点型（float）

• 复数型（complex）

在我们为变量赋值时，Python将会自动创建数字类型的变量，例如：

x = 100 #整型
y = 3.1415926 #浮点型
z = 9j #复数型

此外，我们可以使用type()函数来核实Python中任何变量的类型：

print(type(x))
print(type(y))
print(type(z))

结果显示，x, y, z三个变量的数字类型与我们之前输入数值的类型是一致的。接下来，让我们看看这三大数字类型都有哪些特点吧。

1.1整型（int）

整数型数字就是数学中的整数，可正可负可为0，但没有小数位数。整数位数在32位系统上为32位；在64位系统上为64位，取值范围分别为[-2147483648, 2147483647]和[-9223372036854775808, 9223372036854775807]。此外，整数还有长整型(long)这一种类，但从Python2.2开始，系统会自动将发生溢出（即位数超过取值范围）的整数转换为长整数类型，故在此不再介绍。

x1 = 10
y1 = 123456789101112
z1 = -10987654321

print(type(x1))
print(type(y1))
print(type(z1))

1.2浮点型（float）

浮点型数字，也称浮点数，包括含有小数的正数或负数，用来处理数学中的实数。Python中的float型数字类似于C语言中的double类型，占8个字节（64位），其中52位表示底，11位表示指数，剩下的一位表示符号。浮点数中的“e”或“E”表示10的幂。

x2 = 3.00
y2 = -5.89
z2 = -37.8e100

print(type(x2))
print(type(y2))
print(type(z2))

与整型数相比，就不得不提到浮点数在计算中的缺陷：由于浮点数运算需要先将十进制转换为二进制计算，再将结果转换回十进制，且计算机存储位数有限，故计算时难免会产生误差，这对于一些精度要求高的计算将是致命的打击。好在我们可以通过调用Python中的十进制模块——decimal模块来解决转换误差问题，具体介绍见往期推文《decimal 进行无误差浮点数计算》。

1.3复数型（complex）

复数型数字就是数学中的复数，由实数部分和虚数部分组成，一般形式为x＋yj，其中的x是复数的实数部分，y是复数的虚数部分，这里的x和y都是实数。

x3 = 2+3j
y3 = 7j
z3 = -7j

print(type(x3))
print(type(y3))
print(type(z3))

我们可以通过给定义的复数变量增加后缀，来求出该复数的实部、虚部或共轭复数：

a=1.6+0.99j #定义一个复数a
print(a.real)  #输出a的实部
print(a.imag)  #输出a的虚部
print(a.conjugate()) #输出a的共轭复数

02数字类型转换

我们可以使用int()、float()和 complex()函数将数据从一种类型转换为另一种类型。

2.1 int()转换为整型

int()函数可将整数、浮点数、表示完整数字的字符串转化为整型数据，其基本语法为：

int(x,base) #x表示需要转换类型的对象，base表示x当前的进制数

注意：x和base两个参数都可省略，输入int()时，返回值为0。其中，省略base参数时，默认x为十进制。

（1）将整数转换为整型

由于整数原本就是整型数据，故输出的数据类型与输入类型一致。

In [1]: int(10)
Out[1]: 10

（2）将浮点数转换为整型

当遇到浮点数时，int()将只保留数字的整数部分，而不会进行四舍五入。x为负小数时，int()的规则是向上取整。

In [2]: int(0.80)
Out[2]: 0

In [3]: int(-9.99)
Out[3]: -9

（3）将字符串转换为整型

当x为字符串时，使用int()函数主要是将其他进制转换为十进制，例如将二进制的字符串“1010”转换为十进制数：

In [4]: int('1010',2)
Out[4]: 10

结果显示，在二进制下的“1010”，通过计算02^0+12^1+02^2+12^3得到了十进制下的10。接下来我们可以试试转换含有小数的字符串：

In [5]: int('9.99')
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '9.99'

结果出现了报错，这是因为Python不能直接转换内含浮点型的字符串。这时，需要先将字符串转换成浮点型，才能转换成整型，我们将在接下来介绍float()函数时具体说明。

2.2 float()转换为浮点型

float()函数可以将整数、浮点数、含有浮点数的字符串转换为浮点型数据，基本语法为：

float(x) #将x转换为浮点型的数字

（1）将整数转换为浮点型

当x为整数时，float()函数将默认添加小数点后一位为零。

In [6]: float(123)
Out[6]: 123.0

（2）将浮点数转换为浮点型

此时转换不会发生任何改变，不再赘述。

In [7]: float(5.8)
Out[7]: 5.8

（3）将字符串转换为浮点型

当x是字符串时，转换的前提是x必须为表示十进制数字的字符串。我们在上一节中遇到的无法转换浮点型字符串为整型的问题，可通过如下代码解决：

In [8]: int(float('9.99')) #先将字符串'9.99'转换为浮点数9.99，再转换为整数9
Out[8]: 9

Tips:eval()函数也能强制将字符串转换为数字，如输入eval(1.2)，输出结果为1.2。但是在开发中，滥用eval()函数会产生系统安全问题，需要谨慎考虑。此外，字符串前可以有+或-两种符号，空格也是允许添加的，这并不会影响最终输出的值。

In [9]: float(' -3.14')
Out[9]: -3.14

2.3 complex()转换为复数型

complex()函数用于创建一个值为 real （实部）+ imag * j （虚部）的复数或者将整型、浮点型、复数型或字符串转换为复数型。基本语法为：

complex([real,[,imag]]) #创建或将输入值转换为一个形如"real+imag*j"的复数

注意：实部和虚部均可省略，如果未传递任何参数，即输入complex()，则返回值为0j；输入参数可以是任何数字格式，例如十六进制，二进制等；real可以为int、float、complex或字符串类型；而image只能为int、float或complex类型。

（1）将整数转换为复数型

In [10]: complex(1,2)
Out[10]: (1+2j)
   
In [11]: complex(1)
Out[11]: (1+0j)
   
In [12]: complex(0b1010,-1) #将二进制数1010作为实部，-1j作为虚部
Out[12]: (10-1j)

（2）将浮点数转换为复数型

In [12]: complex(1.1,2.2)
Out[12]: (1.1+2.2j)

此外，从Python 3.6开始，也允许在数字文字中使用下划线，例如：

In [13]: complex(10_000_000.00,-1.1)
Out[13]: (10000000-1.1j)

（3）将复数转换为复数型

当输入的值含有复数时，转换仍然遵循”第一个参数+第二个参数乘以j”的计算规则。

In [14]: complex(1+2j,3)
Out[14]: (1+5j)
   
In [15]: complex(1+2j,3+4j)
Out[15]: (-3+5j)

（4）将字符串转换为复数型

将字符串转换为复数时，不允许在字符串中使用空格。如果第一个参数为字符串，第二个参数则必须省略。

In [16]: complex('678')
Out[16]: (678+0j)

In [17]: complex('6 7 8') #在字符串中含有空格
ValueError: complex() arg is a malformed string  

In [18]: complex('678',9) #第一个参数为字符串时，没有省略第二个参数
TypeError: complex() can't take second arg if first is a string

可以看到，第二行和第三行的代码由于没有遵循complex()函数的语法规则，都出现了报错。注意：我们在Python中无法将复数转换为复数型以外的数字类型。

以上就是今天对Python中整型、浮点型和复数型这三大数字类型及其函数的基本介绍，希望对大家有所帮助~

END

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