12.Python数值类型（整形、浮点型和复数）及其用法

实际开发中，我们经常需要使用数字记录游戏中用户的得分、游戏中角色的生命值、伤害值等信息，Python 语言提供了数值类型用于保存这些数值。

需要注意的是，Python 中这些数值类型都是不可改变的，也就是说，如果我们要修改数字类型变量的值，那么其底层实现的过程是，先将新值存放到内存中，然后修改变量让其指向新的内存地址，换句话说，Python 中修改数值类型变量的值，其实只是修改变量名所表示的内存空间。

数值类型只是一个泛泛的统称，Python 中的数值类型主要包括整形、浮点型和复数类型。

Python整型

整形专门用来表示整数，即没有小数部分的数。在 Python 中，整数包括正整数、0 和负整数。

和其他强类型语言不同，它们会提供多种整形类型，开发者要根据数值的大小，分别用不同的整形类型存储，以 C 语言为例，根据数值的大小，开发者要合理选择 short、int、long 整形类型存储，大大增加了开发难度。

Python 则不同，它的整型支持存储各种整数值，无论多大或者多小，Python 都能轻松处理（当所用数值超过计算机自身的计算功能时，Python 会自动转用高精度计算）。

例如如下代码：

1. #定义变量a，赋值为56
2. a = 56
3. print(a)
4. #为a赋值一个大整数
5. a = 9999999999999999999999
6. print(a)
7. #type()函数用于返回变量的类型
8. print(type (a))

对于没有编程基础的读者， 同样可以在交互式解释器中逐行“试验”上面程序来观看运行效果。由于篇幅限制，本教程后面的程序不再详细列出在交互式解释器中逐行“试验”的过程。

上面程序中，将 9999999999999999999999 大整数赋值给变量 a，Python 也不会发生溢出等问题，程序运行一样正常，这足以证明 Python 的强大。

使用 Python 3.x 运行上面程序，可以看到如下输出结果：

56
9999999999999999999999
<class 'int'>

从上面的输出结果可以看出，此时 a 依然是 int 类型。

但如果用 Python 2.x 运行上面程序，由于输入的数值比较大，Python 会自动在其后面加上字母 L（或小写字母 l），如下输出结果：

56
9999999999999999999999L
<type 'long'>

对比两种输出结果，不难发现：不管是 Python 3.x 还是 Python 2.x，Python 完全可以正常处理很大的整数，只是 Python 2.x 底层会将大整数当成 long 类型处理，但开发者通常不需要理会这种细节。

除此之外，Python 的整型还支持 None 值（空值），例如如下代码：

a = None
print(a) #什么都不输出

Python 的整型数值有 4 种表示形式：

1. 十进制形式：最普通的整数就是十进制形式的整数，在使用十进制表示整数值时，不能以 0（零）作为十进制数的开头（数值是 0 除外）。
2. 二进制形式：由 0 和 1 组成，以 0b 或 0B 开头。例如，101 对应十进制数是 5；
3. 八进制形式：八进制整数由 0~7 组成，以 0o 或 0O 开头（第一个字母是零，第二个字母是大写或小写的 O）。需要注意的是，在 Python 2.x 中，八进制数值还可以直接以 0（零）开头。
4. 十六进制形式：由 0~9 以及 A~F（或 a~f）组成，以 0x 或 0X 开头，

下面代码片段使用了其他进制形式的数：

1. #以0x或0X开头的整型数值是十六进制形式的整数
2. hex_value1 = 0x13
3. hex_value2 = 0xaF
4. print("hexValue1 的值为：",hex_value1)
5. print("hexValue2 的值为：",hex_value2)
6. #以0b或0B开头的整型数值是二进制形式的整数
7. bin_val = 0b111
8. print('bin_val的值为：',bin_val)
9. bin_val = 0B101
10. print('bin_val的值为：',bin_val)
11. #以0o或0O开头的整型数值是八进制形式的整数
12. oct_val = 0o54
13. print('oct_val 的值为：',oct_val)
14. oct_val = 0O17
15. print('oct_val 的值为：',oct_val)

为了提高数值（包括浮点型）的可读性，Python 3.x 允许为数值（包括浮点型）增加下画线作为分隔符。这些下画线并不会影响数值本身。例如如下代码：

1. #在数值中使用下画线
2. one_million = 1000000
3. print(one_million)
4. price = 234_234_234 #price 实际的值为234234234
5. android = 1234_1234 #android 实际的值为12341234

Python浮点型

浮点型数值用于保存带小数点的数值，Python 的浮点数有两种表示形式：

• 十进制形式：这种形式就是平常简单的浮点数，例如 5.12、512.0、0.512。浮点数必须包含一个小数点，否则会被当成整数类型处理。
• 科学计数形式：例如 5.12e2（即 5.12×10²）、5.12E2（也是 5.12 ×10²）。

必须指出的是，只有浮点型数值才可以使用科学计数形式表示。例如 51200 是一个整型值，但 512E2 则是浮点型值。

下面程序示范了上面介绍的关于浮点数的各个知识点：

1. af1 = 5.2345556
2. #输出af1的值
3. print("af1的值为：",af1)
4. af2 = 25.2345
5. print("af2的类型为：",type(af2))
6. f1=5.12e2
7. print("f1的值为：",f1)
8. f2 = 5e3
9. print("f2的值为：",f2)
10. print("f2的类型为：",type(f2))#看到类型为float

通过第 8 行代码可以看出，虽然 5e3 的值是 5000，但它依然是浮点型值，而不是整型值，因为 Python 会自动将该数值变为 5000.0。

注意，使用浮点数进行计算时，可能会出现小数位数不确定的情况，比如说，计算 0.1+0.2，本来应该得到 0.3，但经过测试你会发现，Python解释器的运行结果为 0.30000000000000004。几乎所有编程语言都存在这个问题，这与浮点数在底层的存储方式有关系（后续章节会做详细介绍）。

Python复数

Python 甚至可以支持复数，复数的虚部用 j 或 J 来表示。

如果读者对虚数虚部感到困惑，请直接跳过本节，大部分编程并不会用到复数这么“高级”的数学知识。

如果需要在程序中对复数进行计算，可导入 Python 的 cmath 模块（c 代表 complex），在该模块下包含了各种支持复数运算的函数。

模块就是一个 Python 程序，Python 正是通过模块提高了自身的可扩展性的；Python 本身内置了大量模块，此外还有大量第三方模块，导入这些模块即可直接使用这些程序中定义的函数。

下面程序示范了复数的用法：

1. ac1 = 3 + 0.2j
2. print (ac1)
3. print(type(ac1)) #输出复数类型
4. ac2 = 4 - 0.1j
5. print(ac2)
6. #复数运行
7. print(ac1 + ac2) #输出(7+0.1j)
8. #导入cmath 模块
9. import cmath
10. #sqrt()是cmath 模块下的商数，用于计算平方根
11. ac3 = cmath.sqrt(-1)
12. print (ac3) #输出1j