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