Python数字类型

在Python编程中，数字是最基本的数据类型。数字用于存储数值信息，包括整数、小数和复数。理解数字类型的使用方法对编程很重要。

数字类型的基本概念

Python中的数字类型用于存储数值。数字类型有一个特点：一旦创建就不能修改。如果需要改变数字的值，Python会创建一个新的数字对象。

创建数字变量很简单：

age = 25          # 整数
price = 19.99     # 小数
score = 95.5      # 小数

删除数字变量可以使用del语句：

x = 10
y = 20
del x           # 删除变量x
del y, z        # 删除多个变量

三种数字类型

Python支持三种主要的数字类型：

整数：没有小数部分的数字，可以是正数或负数

count = 100     # 正整数
temperature = -5 # 负整数
zero = 0        # 零

浮点数：包含小数部分的数字

height = 1.75   # 小数形式
distance = 2.5e3 # 科学计数法，等于2500
weight = 65.5   # 普通小数

复数：包含实部和虚部的数字

c1 = 3 + 4j     # 直接创建
c2 = complex(2, 3)  # 使用complex函数，等于2+3j

数字表示方法

整数可以用不同进制表示：

decimal = 100    # 十进制
hex_num = 0x64   # 十六进制，等于100
octal_num = 0o144 # 八进制，等于100
binary_num = 0b1100100 # 二进制，等于100

类型转换

有时候需要把一种数字类型转换成另一种：

# 浮点数转整数
price = 19.99
whole_price = int(price)  # 结果是19，小数部分被舍弃

# 整数转浮点数
count = 10
float_count = float(count)  # 结果是10.0

# 创建复数
real_part = 3
imag_part = 4
complex_num = complex(real_part, imag_part)  # 3+4j

基本数学运算

Python可以执行各种数学运算：

# 四则运算
a = 10
b = 3

print(a + b)   # 加法：13
print(a - b)   # 减法：7
print(a * b)   # 乘法：30
print(a / b)   # 除法：3.333...
print(a // b)  # 整除：3
print(a % b)   # 取余数：1
print(a ** b)  # 乘方：1000

变量使用规则

使用变量前必须先赋值：

# 正确的做法
score = 95
print(score)

# 错误的做法
# print(unknown_score)  # 会报错，变量未定义

混合运算

不同类型数字一起运算时，Python会自动转换：

# 整数和浮点数运算
result = 3 + 4.5  # 结果是7.5，整数3被转换为3.0

# 多个类型混合
total = 10 + 2.5 * 3  # 结果是17.5

常用数学函数

Python提供了很多有用的数学函数：

import math

# 绝对值
print(abs(-10))      # 10

# 四舍五入
print(round(3.14159, 2))  # 3.14

# 最大值和最小值
print(max(1, 5, 3, 9, 2))  # 9
print(min(1, 5, 3, 9, 2))  # 1

# 幂运算
print(pow(2, 3))     # 8，相当于2**3

# 平方根
print(math.sqrt(16)) # 4.0

高级数学函数

import math

# 向上取整
print(math.ceil(4.1))   # 5

# 向下取整  
print(math.floor(4.9))  # 4

# 对数运算
print(math.log(100, 10)) # 2.0，以10为底100的对数

# 指数运算
print(math.exp(1))      # 2.718...，e的1次方

随机数函数

随机数在编程中很有用：

import random

# 生成0到1之间的随机小数
print(random.random())

# 生成指定范围的随机整数
print(random.randint(1, 100))

# 从序列中随机选择
fruits = ['苹果', '香蕉', '橙子']
print(random.choice(fruits))

# 打乱列表顺序
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(numbers)
print(numbers)  # 顺序被打乱

三角函数

Python支持三角函数计算：

import math

angle = 45  # 角度

# 角度转弧度
radians = math.radians(angle)

print(math.sin(radians))    # 正弦值
print(math.cos(radians))    # 余弦值  
print(math.tan(radians))    # 正切值

# 弧度转角度
degrees = math.degrees(radians)
print(degrees)  # 45.0

数学常量

Python提供常用的数学常量：

import math

print(math.pi)   # 圆周率π，约3.14159
print(math.e)    # 自然常数e，约2.71828

实际应用示例

import math

# 计算圆的面积
radius = 5
area = math.pi * radius ** 2
print(f"半径为{radius}的圆面积是：{area:.2f}")

# 计算直角三角形斜边
a = 3
b = 4
c = math.sqrt(a**2 + b**2)
print(f"直角边为{a}和{b}的三角形斜边是：{c}")

# 生成随机验证码
import random
verification_code = random.randint(1000, 9999)
print(f"您的验证码是：{verification_code}")

数学函数

函数	返回值 ( 描述 )
abs(x)	返回数字的绝对值，如abs(-10) 返回 10
ceil(x)	返回数字的上入整数，如math.ceil(4.1) 返回 5
cmp(x, y)	如果 x < y 返回 -1, 如果 x == y 返回 0, 如果 x > y 返回 1。 Python 3 已废弃，使用 (x>y)-(x<y) 替换。
exp(x)	返回e的x次幂(e^x),如math.exp(1) 返回2.718281828459045
fabs(x)	以浮点数形式返回数字的绝对值，如math.fabs(-10) 返回10.0
floor(x)	返回数字的下舍整数，如math.floor(4.9)返回 4
log(x)	如math.log(math.e)返回1.0,math.log(100,10)返回2.0
log10(x)	返回以10为基数的x的对数，如math.log10(100)返回 2.0
max(x1, x2,...)	返回给定参数的最大值，参数可以为序列。
min(x1, x2,...)	返回给定参数的最小值，参数可以为序列。
modf(x)	返回x的整数部分与小数部分，两部分的数值符号与x相同，整数部分以浮点型表示。
pow(x, y)	x**y 运算后的值。
round(x [,n])	返回浮点数 x 的四舍五入值，如给出 n 值，则代表舍入到小数点后的位数。其实准确的说是保留值将保留到离上一位更近的一端。
sqrt(x)	返回数字x的平方根。

随机数函数

随机数可以用于数学，游戏，安全等领域中，还经常被嵌入到算法中，用以提高算法效率，并提高程序的安全性。

Python包含以下常用随机数函数：

函数	描述
choice(seq)	从序列的元素中随机挑选一个元素，比如random.choice(range(10))，从0到9中随机挑选一个整数。
randrange ([start,] stop [,step])	从指定范围内，按指定基数递增的集合中获取一个随机数，基数默认值为 1
random()	随机生成下一个实数，它在[0,1)范围内。
seed([x])	改变随机数生成器的种子seed。如果你不了解其原理，你不必特别去设定seed，Python会帮你选择seed。
shuffle(lst)	将序列的所有元素随机排序
uniform(x, y)	随机生成下一个实数，它在[x,y]范围内。

三角函数

Python包括以下三角函数：

函数	描述
acos(x)	返回x的反余弦弧度值。
asin(x)	返回x的反正弦弧度值。
atan(x)	返回x的反正切弧度值。
atan2(y, x)	返回给定的 X 及 Y 坐标值的反正切值。
cos(x)	返回x的弧度的余弦值。
hypot(x, y)	返回欧几里德范数 sqrt(xx + yy)。
sin(x)	返回的x弧度的正弦值。
tan(x)	返回x弧度的正切值。
degrees(x)	将弧度转换为角度,如degrees(math.pi/2) ，返回90.0
radians(x)	将角度转换为弧度

数学常量

常量	描述
pi	数学常量 pi（圆周率，一般以π来表示）
e	数学常量 e，e即自然常数（自然常数）。

学习建议

要掌握Python数字类型，建议：

多在Python交互环境中练习运算
尝试解决实际问题，如计算器、几何计算等
理解不同类型之间的转换规则
熟悉常用的数学函数

记住，数字运算是编程的基础。开始可能觉得函数太多，但随着练习的增加，你会逐渐熟悉它们的用法。编程是实践技能，多写代码就能进步。

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