Числа: целые, вещественные, комплексные

Числа в Python 3: целые, вещественные, комплексные. Работа с числами и операции над ними.
Целые числа (int)
Числа в Python 3 ничем не отличаются от обычных чисел. Они поддерживают набор самых обычных математических операций:
| x + y | Сложение |
| x — y | Вычитание |
| x * y | Умножение |
| x / y | Деление |
| x // y | Получение целой части от деления |
| x % y | Остаток от деления |
| -x | Смена знака числа |
| abs(x) | Модуль числа |
| divmod(x, y) | Пара (x // y, x % y) |
| x ** y | Возведение в степень |
| pow(x, y[, z]) | x y по модулю (если модуль задан) |
Также нужно отметить, что целые числа в python 3, в отличие от многих других языков, поддерживают длинную арифметику (однако, это требует больше памяти).
Над целыми числами также можно производить битовые операции
| x | y | Побитовое или |
| x ^ y | Побитовое исключающее или |
| x & y | Побитовое и |
| x | Битовый сдвиг влево |
| x >> y | Битовый сдвиг вправо |
| ~x | Инверсия битов |
Дополнительные методы
int.bit_length() — количество бит, необходимых для представления числа в двоичном виде, без учёта знака и лидирующих нулей.
int.to_bytes(length, byteorder, *, signed=False) - возвращает строку байтов, представляющих это число.
int.from_bytes(bytes, byteorder, *, signed=False) - возвращает число из данной строки байтов.
Те, у кого в школе была информатика, знают, что числа могут быть представлены не только в десятичной системе счисления. К примеру, в компьютере используется двоичный код, и, к примеру, число 19 в двоичной системе счисления будет выглядеть как 10011. Также иногда нужно переводить числа из одной системы счисления в другую. Python для этого предоставляет несколько функций:
- int([object], [основание системы счисления]) — преобразование к целому числу в десятичной системе счисления. По умолчанию система счисления десятичная, но можно задать любое основание от 2 до 36 включительно.
- bin(x) — преобразование целого числа в двоичную строку.
- hex(х) — преобразование целого числа в шестнадцатеричную строку.
- oct(х) — преобразование целого числа в восьмеричную строку.
Вещественные числа поддерживают те же операции, что и целые. Однако (из-за представления чисел в компьютере) вещественные числа неточны, и это может привести к ошибкам:
Для высокой точности используют другие объекты (например Decimal и Fraction)).
Также вещественные числа не поддерживают длинную арифметику:
Простенькие примеры работы с числами:
float.as_integer_ratio() — пара целых чисел, чьё отношение равно этому числу.
float.is_integer() — является ли значение целым числом.
float.hex() — переводит float в hex (шестнадцатеричную систему счисления).
classmethod float.fromhex(s) — float из шестнадцатеричной строки.
Помимо стандартных выражений для работы с числами (а в Python их не так уж и много), в составе Python есть несколько полезных модулей.
Модуль math предоставляет более сложные математические функции.
В Python встроены также и комплексные числа:
: complex() Для работы с комплексными числами используется также модуль cmath.
Для вставки кода на Python в комментарий заключайте его в теги
- Модуль csv - чтение и запись CSV файлов
- Создаём сайт на Django, используя хорошие практики. Часть 1: создаём проект
- Онлайн-обучение Python: сравнение популярных программ
- Книги о Python
- GUI (графический интерфейс пользователя)
- Курсы Python
- Модули
- Новости мира Python
- NumPy
- Обработка данных
- Основы программирования
- Примеры программ
- Типы данных в Python
- Видео
- Python для Web
- Работа для Python-программистов
- Сделай свой вклад в развитие сайта!
- Самоучитель Python
- Карта сайта
- Отзывы на книги по Python
- Реклама на сайте
Вещественные числа float в Python
Числа с плавающей точкой (тип float ), их еще называют вещественными числами - это последовательность десятичных цифр, которая включает десятичную точку . , суффикс экспоненциального/научного представления e или E , за которым следует необязательный знак + или - и одна или несколько цифр. Такой литерал не может начинаться с символа e или E , первым символом может быть любая цифра или точка.
1., 1.0, .1, 0.1, 1e+1, 1.e-3, 1.0e0 # (1.0, 1.0, 0.1, 0.1, 10.0, 0.001, 1.0)
Тип float в Python соответствуют числам с двойной точностью в С тип double как в отношении диапазона допустимых значений, так и точности. Об ограничениях типа float для конкретной платформы, можно узнать из результата функции sys.float_info .
Числа с плавающей точкой поддерживают следующие операции:
- арифметические операции;
- операции сравнения.
Тип float в языке Python представлен классом float() , он позволяет:
- преобразовать строку с записью целого числа int в тип float
- преобразовать строку с записью вещественного числа в тип float
- преобразовать целые числа типа int в вещественные числа типа float
- принимает строки 'nan' - не число и 'inf' - положительная или отрицательная бесконечность, это когда число выходит за указанные пределы ( OverflowError )
Класс float() не сможет преобразовать к типу float числа типа complex , т. к. нет однозначного способа преобразования данного типа чисел.
Начиная с Python 3.6, чтобы облегчить визуальную оценку величины числа, между цифрами и после любого спецификатора системы счисления разрешается вставлять одиночные символы подчеркивания.
>>> 107_020.45, 107_020.000_001, .125_17 # (107020.45, 107020.000001, 0.12517)
Методы типа float :
float.as_integer_ratio() :
Метод float.as_integer_ratio() возвращает кортеж целых чисел, первое из которых равно числителю а второе всегда положительному знаменателю дроби, значение которой точно равно исходному числу типа float :
Новое в Python 3.8
>>> 3.5.as_integer_ratio() # (7, 2)
float.is_integer() :
Метод float.is_integer() возвращает True если дробная часть числа равна 0 и False если нет:
>>> 3.0.is_integer() # True >>> 3.5.is_integer() # False
float.hex() :
Метод float.hex() возвращает представление числа в шестнадцатеричной системе счисления:
>>> 3.543212.hex() # '0x1.c587f88765ba7p+1'
float.fromhex(s) :
Метод float.hex() преобразовывает шестнадцатеричную строку s в число типа float :
>>> float.fromhex(''0x1.9e00000000000p+6'') # 103.5 >>> float.fromhex(' 0x1.c587f88765ba7p+1 ') # 3.543212 >>> float.fromhex(' 0x0.1p+3') # 0.5
Примеры использования преобразования объектов к типу float :
# Преобразование типа int к типу float >>> float(10) # 10.0 # Преобразование строки с записью числа в тип `float` >>> float(' -15 ') # -15.0 >>> float(' -15_125') # -15125.0 >>> float(' -3.500 ') # -3.5 >>> float('.500 ') # 0.5 >>> float(' -1e-1') # -0.1 >>> float(' 1.e-5 ') # 1e-05 >>> float(' 1.5e7 ') # 15000000.0 >>> float(' 3.5657e+3 ') # 3565.7 >>> float('nan') # nan >>> float('-inf') # -inf
- КРАТКИЙ ОБЗОР МАТЕРИАЛА.
- Утиная типизация 'Duck Typing'
- Что такое вызываемый объект callable?
- Как проверить тип переменной/объекта
- Логический тип данных bool
- Целые числа int
- Ограничение длины преобразования целочисленной строки
- Вещественные числа float
- Комплексные числа complex
- Типы последовательностей
- Список list
- Кортеж tuple
- Диапазон range
- Текстовые строки str
- Словарь dict
- Множество set и frozenset
- Итератор Iterator, протокол итератора
- Генератор generator и выражение yield
- Контекстный менеджер with
- Байтовые строки bytes
- Байтовый массив bytearray
- Тип memoryview, буфер обмена
- Файловый объект file object
- Универсальный псевдоним GenericAlias
- Объект объединения Union
Д. П. Кириенко. Программирование на языке Python (школа 179 г. Москвы)
В этом листочке речь пойдет о действительных числах, имеющих тип float .
Обратите внимание, что если вы хотите считать с клавиатуры действительное число, то результат, возращаемый функцией input() необходимо преобразовывать к типу float :
x = float(input())
Действительные (вещественные) числа представляются в виде чисел с десятичной точкой (а не запятой, как принято при записи десятичных дробей в русский текстах). Для записи очень больших или очень маленьких по модулю чисел используется так называемая запись “с плавающей точкой” (также называемая “научная” запись). В этом случае число представляется в виде некоторой десятичной дроби, называемой мантиссой, умноженной на целочисленную степень десяти (порядок). Например, расстояние от Земли до Солнца равно 1.496·10 11 , а масса молекулы воды 2.99·10 -23 .
Числа с плавающей точкой в программах на языке Питон, а также при вводе и выводе записавыются в виде мантиссы, затем пишется буква e , затем пишется порядок. Пробелы внутри этой записи не ставятся. Например, указанные выше константы можно записать в виде 1.496e11 и 2.99e-23 . Перед самим числом также может стоять знак минус.
Напомним, что результатом операции деления / всегда является действительное число, в то время как результатом операции // является целое число.
Преобразование действительных чисел к целому производится с округлением в сторону нуля, то есть int(1.7) == 1 , int(-1.7) == -1 .
Работа с числами в Python
В этом материале рассмотрим работу с числами в Python. Установите последнюю версию этого языка программирования и используйте IDE для работы с кодом, например, Visual Studio Code.
В Python достаточно просто работать с числами, ведь сам язык является простым и одновременно мощным. Он поддерживает всего три числовых типа:
- int (целые числа)
- float (числа с плавающей точкой)
- complex (комплексные числа)
Хотя int и float присутствуют в большинстве других языков программирования, наличие типа комплексных чисел — уникальная особенность Python. Теперь рассмотрим в деталях каждый из типов.
Целые и числа с плавающей точкой в Python
В программирование целые числа — это те, что лишены плавающей точкой, например, 1, 10, -1, 0 и так далее. Числа с плавающей точкой — это, например, 1.0, 6.1 и так далее.
Создание int и float чисел
Для создания целого числа нужно присвоить соответствующее значение переменной. Возьмем в качестве примера следующий код:
var1 = 25
Здесь мы присваиваем значение 25 переменной var1 . Важно не использовать одинарные или двойные кавычки при создании чисел, поскольку они отвечают за представление строк. Рассмотрим следующий код.
var1 = "25"
# или
var1 = '25'
В этих случаях данные представлены как строки, поэтому не могут быть обработаны так, как требуется. Для создания числа с плавающей точкой, типа float , нужно аналогичным образом присвоить значение переменной.
var1 = 0.001
Здесь также не стоит использовать кавычки.
Проверить тип данных переменной можно с помощью встроенной функции type() . Можете проверить результат выполнения, скопировав этот код в свою IDE.
var1 = 1 # создание int
var2 = 1.10 # создание float
var3 = "1.10" # создание строки
print(type(var1))
print(type(var2))
print(type(var3))
В Python также можно создавать крупные числа, но в таком случае нельзя использовать запятые.
# создание 1,000,000
var1 = 1,000,000 # неправильно
Если попытаться запустить этот код, то интерпретатор Python вернет ошибку. Для разделения значений целого числа используется нижнее подчеркивание. Вот пример корректного объявления.
# создание 1,000,000
var1 = 1_000_000 # правильно
print(var1)
Значение выведем с помощью функции print :
1000000
Арифметические операции над целыми и числами с плавающей точкой
Используем такие арифметические операции, как сложение и вычитание, на числах. Для запуска этого кода откройте оболочку Python, введите python или python3 . Терминал должен выглядеть следующим образом:

Сложение
В Python сложение выполняется с помощью оператора + . В терминале Python выполните следующее.
Результатом будет сумма двух чисел, которая выведется в терминале.

Теперь запустим такой код.
>>> 1.0 + 2 3.0
В нем было выполнено сложение целого и числа с плавающей точкой. Можно обратить внимание на то, что результатом также является число с плавающей точкой. Таким образом сложение двух целых чисел дает целое число, но если хотя бы один из операндов является числом с плавающей точкой, то и результат станет такого же типа.
Вычитание
В Python для операции вычитания используется оператор -. Рассмотрим примеры.
>>> 3 - 1 2 >>> 1 - 5 -4 >>> 3.0 - 4.0 -1.0 >>> 3 - 1.0 2.0
Положительные числа получаются в случае вычитания маленького числа из более крупного. Если же из маленького наоборот вычесть большое, то результатом будет отрицательно число. По аналогии с операцией сложения при вычитании если один из операндов является числом с плавающей точкой, то и весь результат будет такого типа.
Умножение
Для умножения в Python применяется оператор * .
>>> 8 * 2 16 >>> 8.0 * 2 16.0 >>> 8.0 * 2.0 16.0
Если перемножить два целых числа, то результатом будет целое число. Если же использовать число с плавающей точкой, то результатом будет также число с плавающей точкой.
Деление
В Python деление выполняется с помощью оператора / .
>>> 3 / 1 3.0 >>> 4 / 2 2.0 >>> 3 / 2 1.5
В отличие от трех предыдущих операций при делении результатом всегда будет число с плавающей точкой. Также нужно помнить о том, что на 0 делить нельзя, иначе Python вернет ошибку ZeroDivisionError . Вот пример такого поведения.
>>> 1 / 0 Traceback (most recent call last): File "", line 1, in ZeroDivisionError: division by zero
Деление без остатка
При обычном делении с использованием оператора / результатом будет точное число с плавающей точкой. Но иногда достаточно получить лишь целую часть операции. Для этого есть операции интегрального деления. Стоит рассмотреть ее на примере.
>>> 2 // 1 2 >>> 4 // 3 1 >>> 5 // 2 2
Результатом такой операции становится частное. Остаток же можно получить с помощью модуля, о котором речь пойдет дальше.
Остаток от деления
Для получения остатка деления двух чисел используется оператор деления по модулю % .
>>> 5 % 2 1 >>> 4 % 2 0 >>> 3 % 2 1 >>> 5 % 3 2
На этих примерах видно, как это работает.
Возведение в степень
Число можно возвести в степень с помощью оператора ** .
>>> 3**2 9 >>> 2**4 16 >>> 3**3 27
Комплексные числа
Комплексные числа — это числа, которые включают мнимую часть. Python поддерживает их «из коробки». Их можно запросто создавать и использовать. Пример: