12.Python數值類型（整形、浮點型和復數）及其用法

實際開發中，我們經常需要使用數字記錄游戲中用戶的得分、游戲中角色的生命值、傷害值等信息，Python 語言提供了數值類型用於保存這些數值。

需要注意的是，Python 中這些數值類型都是不可改變的，也就是說，如果我們要修改數字類型變量的值，那么其底層實現的過程是，先將新值存放到內存中，然后修改變量讓其指向新的內存地址，換句話說，Python 中修改數值類型變量的值，其實只是修改變量名所表示的內存空間。

數值類型只是一個泛泛的統稱，Python 中的數值類型主要包括整形、浮點型和復數類型。

Python整型

整形專門用來表示整數，即沒有小數部分的數。在 Python 中，整數包括正整數、0 和負整數。

和其他強類型語言不同，它們會提供多種整形類型，開發者要根據數值的大小，分別用不同的整形類型存儲，以 C 語言為例，根據數值的大小，開發者要合理選擇 short、int、long 整形類型存儲，大大增加了開發難度。

Python 則不同，它的整型支持存儲各種整數值，無論多大或者多小，Python 都能輕松處理（當所用數值超過計算機自身的計算功能時，Python 會自動轉用高精度計算）。

例如如下代碼：

1. #定義變量a，賦值為56
2. a = 56
3. print(a)
4. #為a賦值一個大整數
5. a = 9999999999999999999999
6. print(a)
7. #type()函數用於返回變量的類型
8. print(type (a))

對於沒有編程基礎的讀者， 同樣可以在交互式解釋器中逐行“試驗”上面程序來觀看運行效果。由於篇幅限制，本教程后面的程序不再詳細列出在交互式解釋器中逐行“試驗”的過程。

上面程序中，將 9999999999999999999999 大整數賦值給變量 a，Python 也不會發生溢出等問題，程序運行一樣正常，這足以證明 Python 的強大。

使用 Python 3.x 運行上面程序，可以看到如下輸出結果：

56
9999999999999999999999
<class 'int'>

從上面的輸出結果可以看出，此時 a 依然是 int 類型。

但如果用 Python 2.x 運行上面程序，由於輸入的數值比較大，Python 會自動在其后面加上字母 L（或小寫字母 l），如下輸出結果：

56
9999999999999999999999L
<type 'long'>

對比兩種輸出結果，不難發現：不管是 Python 3.x 還是 Python 2.x，Python 完全可以正常處理很大的整數，只是 Python 2.x 底層會將大整數當成 long 類型處理，但開發者通常不需要理會這種細節。

除此之外，Python 的整型還支持 None 值（空值），例如如下代碼：

a = None
print(a) #什么都不輸出

Python 的整型數值有 4 種表示形式：

1. 十進制形式：最普通的整數就是十進制形式的整數，在使用十進制表示整數值時，不能以 0（零）作為十進制數的開頭（數值是 0 除外）。
2. 二進制形式：由 0 和 1 組成，以 0b 或 0B 開頭。例如，101 對應十進制數是 5；
3. 八進制形式：八進制整數由 0~7 組成，以 0o 或 0O 開頭（第一個字母是零，第二個字母是大寫或小寫的 O）。需要注意的是，在 Python 2.x 中，八進制數值還可以直接以 0（零）開頭。
4. 十六進制形式：由 0~9 以及 A~F（或 a~f）組成，以 0x 或 0X 開頭，

下面代碼片段使用了其他進制形式的數：

1. #以0x或0X開頭的整型數值是十六進制形式的整數
2. hex_value1 = 0x13
3. hex_value2 = 0xaF
4. print("hexValue1 的值為：",hex_value1)
5. print("hexValue2 的值為：",hex_value2)
6. #以0b或0B開頭的整型數值是二進制形式的整數
7. bin_val = 0b111
8. print('bin_val的值為：',bin_val)
9. bin_val = 0B101
10. print('bin_val的值為：',bin_val)
11. #以0o或0O開頭的整型數值是八進制形式的整數
12. oct_val = 0o54
13. print('oct_val 的值為：',oct_val)
14. oct_val = 0O17
15. print('oct_val 的值為：',oct_val)

為了提高數值（包括浮點型）的可讀性，Python 3.x 允許為數值（包括浮點型）增加下畫線作為分隔符。這些下畫線並不會影響數值本身。例如如下代碼：

1. #在數值中使用下畫線
2. one_million = 1000000
3. print(one_million)
4. price = 234_234_234 #price 實際的值為234234234
5. android = 1234_1234 #android 實際的值為12341234

Python浮點型

浮點型數值用於保存帶小數點的數值，Python 的浮點數有兩種表示形式：

• 十進制形式：這種形式就是平常簡單的浮點數，例如 5.12、512.0、0.512。浮點數必須包含一個小數點，否則會被當成整數類型處理。
• 科學計數形式：例如 5.12e2（即 5.12×10²）、5.12E2（也是 5.12 ×10²）。

必須指出的是，只有浮點型數值才可以使用科學計數形式表示。例如 51200 是一個整型值，但 512E2 則是浮點型值。

下面程序示范了上面介紹的關於浮點數的各個知識點：

1. af1 = 5.2345556
2. #輸出af1的值
3. print("af1的值為：",af1)
4. af2 = 25.2345
5. print("af2的類型為：",type(af2))
6. f1=5.12e2
7. print("f1的值為：",f1)
8. f2 = 5e3
9. print("f2的值為：",f2)
10. print("f2的類型為：",type(f2))#看到類型為float

通過第 8 行代碼可以看出，雖然 5e3 的值是 5000，但它依然是浮點型值，而不是整型值，因為 Python 會自動將該數值變為 5000.0。

注意，使用浮點數進行計算時，可能會出現小數位數不確定的情況，比如說，計算 0.1+0.2，本來應該得到 0.3，但經過測試你會發現，Python解釋器的運行結果為 0.30000000000000004。幾乎所有編程語言都存在這個問題，這與浮點數在底層的存儲方式有關系（后續章節會做詳細介紹）。

Python復數

Python 甚至可以支持復數，復數的虛部用 j 或 J 來表示。

如果讀者對虛數虛部感到困惑，請直接跳過本節，大部分編程並不會用到復數這么“高級”的數學知識。

如果需要在程序中對復數進行計算，可導入 Python 的 cmath 模塊（c 代表 complex），在該模塊下包含了各種支持復數運算的函數。

模塊就是一個 Python 程序，Python 正是通過模塊提高了自身的可擴展性的；Python 本身內置了大量模塊，此外還有大量第三方模塊，導入這些模塊即可直接使用這些程序中定義的函數。

下面程序示范了復數的用法：

1. ac1 = 3 + 0.2j
2. print (ac1)
3. print(type(ac1)) #輸出復數類型
4. ac2 = 4 - 0.1j
5. print(ac2)
6. #復數運行
7. print(ac1 + ac2) #輸出(7+0.1j)
8. #導入cmath 模塊
9. import cmath
10. #sqrt()是cmath 模塊下的商數，用於計算平方根
11. ac3 = cmath.sqrt(-1)
12. print (ac3) #輸出1j