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  • 学习路径
  • 第1章 认识Python

    • Python 历史与特点
    • Python 2 与 Python 3 的核心差异
    • 安装与运行 Python 2.7.18
    • 编码规范 PEP 8
  • 第2章 基础语法

    • 变量与对象
    • 数字类型
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    • Unicode 字符串
    • 运算符
    • 空值 None
  • 第3章 流程控制

    • if 条件语句
    • if-else 条件语句
    • if-elif-else 多分支
    • 条件表达式(三元运算符)
    • while 循环
    • for 循环
    • range 与 xrange
    • 循环控制:break、continue、pass
    • 循环 else 子句
  • 第4章 数据结构

    • 列表基础
    • 列表方法
    • 列表推导式
    • 元组
    • 字典基础
    • 字典方法
    • 字典循环技巧
    • 集合
    • 序列解包
    • 序列比较
  • 第5章 函数

    • 定义函数
    • 参数传递机制
    • 默认参数
    • 关键字参数
    • 可变参数
    • Lambda 表达式
    • 文档字符串
    • 函数对象
  • 第6章 模块与包

    • import 导入
    • 模块搜索路径
    • name 与主程序
    • 编译文件 .pyc 与 .pyo
    • 包结构
    • dir() 函数
  • 第7章 文件与IO

    • 打开与关闭文件
    • 文件读写方法
    • with 上下文管理器
    • 格式化输出:% 操作符
    • 格式化输出:str.format()
    • JSON 序列化
  • 第8章 面向对象

    • 类定义与实例化
    • init 构造方法
    • 类变量与实例变量
    • 方法调用与 self
    • 继承基础
    • 多重继承
    • 新式类与旧式类
    • 私有变量与名称改写
    • 属性装饰器 property
    • 类方法与静态方法
    • 魔术方法
    • 空类与数据记录
  • 第9章 异常处理

    • 异常类型
    • try-except
    • try-except-else-finally
    • 抛出异常 raise
    • 自定义异常
    • with 语句与上下文管理器
  • 第10章 迭代器与生成器

    • 迭代器协议
    • 生成器函数
    • 生成器表达式
    • itertools模块
  • 第11章 标准库精要

    • os模块
    • sys模块
    • datetime模块
    • re模块
    • json模块
    • collections模块
    • math与random模块
    • urllib2与网络请求
    • subprocess与命令执行
    • threading与并发
    • unittest与测试
    • 虚拟环境与包管理
  • 第12章 工程实践

    • 调试技巧
    • 性能分析
    • 文档与注释
    • 下一步学习

数字类型

Python 2 提供了四种内置数字类型:整数(int)、长整数(long)、浮点数(float)和复数(complex)。它们支持常见的算术运算,但各自有不同的性质和边界。

整数 int

int 是固定精度的有符号整数,在 32 位系统上通常占 4 字节,在 64 位系统上占 8 字节。这意味着它有一个上限:

import sys
print sys.maxint    # 9223372036854775807(64 位系统)

当整数运算超出这个范围时,Python 2 会自动将结果提升为 long 类型:

a = 9223372036854775807
print type(a)       # <type 'int'>

b = a + 1
print b             # 9223372036854775808
print type(b)       # <type 'long'> —— 自动升级!

这种自动升级是静默的,程序不会报错,但类型已经改变。如果你需要显式创建 long,可以在数字后加 L 或 l:

x = 123456789L
print type(x)       # <type 'long'>

y = 10L ** 100      # 10 的 100 次方,一个 101 位的整数
print len(str(y))   # 101

注意:小写 l 容易与数字 1 混淆,建议始终使用大写 L。

长整数 long

long 可以表示任意大小的整数,只受限于可用内存。它是 Python 2 处理大数运算的利器:

# 计算 2 的 1000 次方
print 2L ** 1000
# 10715086071862673209484250490600018105614048117055336074437503883703510511249361224931983788156958581275946729175531468251871452856923140435984577574698574803934567774824230985421074605062371141877954182153046474983581941267398767559165543946077062914571196477686542167660429831652624386837205668069376

# 大数运算不会溢出
print 12345678901234567890L * 98765432109876543210L
# 1219326313565005315915691268467026321

long 的代价是速度:大整数运算需要软件实现,比硬件支持的 int 慢得多。但对于大多数应用来说,这个代价可以忽略。

浮点数 float

float 对应 C 语言中的 double,采用 IEEE 754 双精度标准,占 8 字节(64 位),其中 53 位用于存储有效数字。

pi = 3.141592653589793
print type(pi)      # <type 'float'>

# 科学计数法
avogadro = 6.022e23
print avogadro      # 6.022e+23

浮点数的最大特点是精度有限。十进制中简单的数字,在二进制浮点中可能是无限循环小数,只能近似存储:

print 0.1           # 0.1(显示时四舍五入)
print repr(0.1)     # 0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625

print 0.1 + 0.2     # 0.30000000000000004
print 0.1 + 0.2 == 0.3   # False

这不是 Python 的 bug,而是二进制浮点数的本质限制。所有使用 IEEE 754 标准的语言(C、Java、JavaScript)都有同样的问题。如果需要精确十进制运算(如财务计算),应使用 decimal 模块而非 float。

浮点数的范围:

import sys
print sys.float_info.max     # 1.7976931348623157e+308
print sys.float_info.min     # 2.2250738585072014e-308

超出最大值会变为 inf(无穷大),低于最小值会变为 0.0:

print 1e309         # inf
print 1e-324        # 0.0

复数 complex

复数由实部和虚部组成,虚部用 j 或 J 后缀:

z = 3 + 4j
print type(z)       # <type 'complex'>
print z.real        # 3.0
print z.imag        # 4.0
print abs(z)        # 5.0(模长,sqrt(3^2 + 4^2))

复数支持所有算术运算:

z1 = 1 + 2j
z2 = 3 - 1j
print z1 + z2       # (4+1j)
print z1 * z2       # (5+5j)
print z1 / z2       # (0.2+0.7j)

注意 z.real 和 z.imag 始终返回 float,即使创建时写的是整数。

进制表示

Python 2 支持三种进制字面量:

# 二进制(前缀 0b 或 0B)
print 0b1010        # 10

# 八进制(前缀 0,注意不是 0o)
print 012           # 10

# 十六进制(前缀 0x 或 0X)
print 0xA           # 10

⚠️ Python 2 的八进制用前缀 0(如 012),这与 C 语言一致,但容易与十进制混淆。Python 3 改为 0o12 以避免歧义。

类型转换

数字类型之间可以显式转换:

print int(3.7)      # 3,向零截断(不是四舍五入)
print int(-3.7)     # -3
print long(3.7)     # 3L
print float(3)      # 3.0
print complex(3)    # (3+0j)

# 字符串转数字
print int("42")     # 42
print float("3.14") # 3.14
print int("FF", 16) # 255,按十六进制解析

int() 转换浮点数时向零截断,如果需要四舍五入,用 round():

print round(3.7)    # 4.0(返回 float)
print round(3.2)    # 3.0
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