Python 數值型別 int，float，complex 使用說明

閱讀 11:35·字數 3479·發佈 2024-1-30

Python 數值型別

Python 提供了三種資料型別來表示數值，他們是整數型別int，浮點數型別float，以及複數型別complex。

如何判斷變數，物件，執行個體是否為數值型別？

要判斷一個變數（嚴格來說是指變數儲存的值），物件，執行個體是否為有效的數值型別，可以使用isinstance函式，因為numbers模組的Number類別是int，float，complex型別的抽象基底類別。你可以為isinstance函式的第二參數傳遞int，float，complex或Number，以判斷目標是否為整數型別，浮點數型別，複數型別或數值型別。

Python 判斷物件是否為數值型別、int、float、complex
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from numbers import Number
isinstance(12.1232, Number)
True
isinstance(1.1, int)
False

布林值是否為數值型別？

布林型別bool是int的衍生類別，因此bool也是一種「數值型別」，只不過他用於描述真假狀態，而不是數值。當使用isinstance函式判斷True或False是否為Number或int的執行個體時，得到的結果為True。

from numbers import Number
isinstance(True, Number)
True
isinstance(False, int)
True

使用底線分隔數值中的數位

在 Python 中，你可以為數值的常值加入底線（_），以使其更容易被觀察，比如0b_1000_1010。需要指出，底線只能放在前綴（0b，0x）以及數值的數位之間，以下書寫均不正確，0_b1000，12_3_，_0xA9。

布林型別

要想了解 Python 布林型別，你可以檢視Python 布林型別 bool 使用說明一節。

Python 數值型別的隱含轉換優先順序

在某些特定條件下，比如算術運算，不同的數值型別會發生隱含轉換，其中complex型別的優先順序最高，int型別的優先順序最低，優先順序較低的型別將隱含轉換為優先順序較高的型別。

在互動模式中，我們將浮點數型別的1.23456與整數型別的123相加，計算的結果將是一個浮點數型別的值。

result = 1.23456 + 123
type(result)
<class 'float'>

int 型別

Python 中的整數型別int用於表示整數，在其有效的取值範圍內，int型別的精確度不受限製，這使得他可以精準的表達每一個數值，不會出現近似值。

以下是一些本節沒有特別說明的int型別的方法。

bit_length 方法: int型別的bit_length方法，用於取得一個整數在二進位形式下的精確度。比如，(-111).bit_length()的結果為7，因為，-111的二進位形式為-0b1101111，1101111的精確度為7。
bit_count 方法: int型別的bit_count方法，用於取得一個整數二進位形式中的1的個數。比如，(-111).bit_count()的結果為6，因為，-111的二進位形式為-0b1101111，1101111中1的個數為6。

int 型別的取值範圍是多少？

在 Python3 中，int整數型別的取值範圍是不確定的，當電腦依然擁有可分配的資源時，int型別的取值可以趨近於無限，這類似於 JavaScript 中的BigInt。

如何在 Python 中書寫二進位，八進位，十六進位格式的整數？

書寫的二進位格式整數，需要具有前綴0b，比如0b1001。書寫的八進位格式整數，需要具有前綴0o，比如0o777。書寫的十六進位格式整數，需要具有前綴0x，比如0xA123。

需要指出的是，以上方法不適用於浮點數型別和複數型別，書寫類似於0b1111.0001這樣的數值將導致錯誤。

轉換 int 型別與 bytes 型別

使用int型別提供的to_bytes和from_bytes方法，你可以將int型別的值轉換為一個bytes執行個體，或將一個bytes執行個體轉換為int型別的值。

to_bytes(length=1, byteorder='big', *, signed=False) int.from_bytes(bytes, byteorder='big', *, signed=False)

length 參數: length參數預設為1，他決定了bytes執行個體的長度，當bytes不足以容納被轉換的整數時，將引發例外狀況OverflowError。
byteorder 參數: byteorder參數用於決定整數轉換後在bytes中的儲存順序，其預設值為'big'，他表示整數的高位在序列的左邊，如果設定為'little'，則整數的高位在序列的右邊。
signed 參數: signed參數用於決定是否采用補數表示整數，預設為False，如果目標是負數，則需要設定為True。
bytes 參數: bytes參數是需要轉換為int的bytes執行個體。

(1234).to_bytes(4)
b'\x00\x00\x04\xd2'
(1234).to_bytes(4, 'little')
b'\xd2\x04\x00\x00'
int.from_bytes(b'\xd2\x04\x00\x00', 'little')
1234
(-1234).to_bytes(4, signed=True)
b'\xff\xff\xfb.'
int.from_bytes(b'\xff\xff\xfb.', signed=True)
-1234

float 型別

Python 中的浮點數型別float符合 IEEE 754 二進位浮點數標準，因此可利用采用相同標準的浮點數硬體來升階運算效率，當然，這裏有個繞不開的老問題，二進位浮點數的不準確性。

float型別允許使用類似於1.23e+2，1.23e-5這樣的科學計數法，其中+可以省略，+和-兩邊不能有空格。

二進位浮點數不準確

想要深入了解二進位浮點數的不準確問題，你可以檢視程式設計指南的為何二進位浮點數不準確？IEEE 754 二進位浮點數拾入規則一節。

如何判斷 float 型別是否能夠轉換為等價的 int 型別？

使用float型別的is_integer方法，可以判斷浮點數能否被轉換為等價的整數。由於具有近似性，浮點數表示的數值可能並非你書寫的常值，或你認為的計算結果，因此is_integer方法的存在是有意義的。int型別也擁有is_integer方法，但他總是傳回True。

Python 判斷 float 能否轉換為等價的 int
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下面互動模式中的浮點數常值1.00000000000000000000001，其小數部分會被忽略，因此實際儲存的浮點數等價於1，is_integer方法傳回True。

(1.00000000000000000000001).is_integer()
True

complex 型別

Python 中的complex型別用於表示複數，複數由實數和虛數兩部分組成，其中虛數對應了不存在，整個複數需要使用類似於1.23+4.56j，12-34j的形式來表示，其中+或-的左邊為實數部分，+或-和其右邊為采用j標記的虛數部分，+或-的兩邊不能有空格。當然，複數也可以被書寫為僅保留虛數部分的形式，比如4.56j。

另外，無論是實數部分還是虛數部分，都可以使用科學計數法，比如1.2e+10+3.4e-5j。

如何取得複數的實數或虛數部分？

使用complex型別的唯讀屬性real和imag，可以分別取得複數的實數和虛數部分，比如，(1-2.34j).imag的運算結果為-2.34。int和float型別也擁有real和imag屬性，但他們的imag屬性只會傳回0和0.0，並且int的real和imag屬性的型別為int。

如何取得複數的共軛複數？

使用complex型別的conjugate方法，可以取得複數的共軛複數，比如，(12+34j).conjugate()的傳回結果為(12-34j)。雖然int和float型別也擁有conjugate方法，但由於沒有虛數部分，因此該方法對於他們不具備實際效果。

在互動模式中，我們對複數a和b執行加法運算，計算方法為將實數和虛數部分分別相加。

a = 1+1j
b = 1.23e+2+1.23e-2j
a + b
(124+1.0123j)
a.conjugate()
(1-1j)

轉換 Python 數值型別與字串型別

你可以使用str型別的建構子將數值型別的值轉換為字串型別的值，字串對應的數值為十進位，或者使用int，float或complex型別的建構子將字串型別的值轉換為數值型別的值，字串不能包含空格，float和complex的建構子接受科學計數法。

對於float和complex型別的值，str建構子可能會將其轉換為包含科學計數法的字串。

str(0.0000012222)
'1.2222e-06'
str(1.23e-4)
'0.000123'
float('1.23e-4')
0.000123

此外，bin，oct，hex函式可將int型別的值轉換為二進位，八進位或十六進位的數值字串，float型別的hex方法可將浮點數轉換為十六進位的數值字串，他可能類似於'0x3.a7p10'，其中p用於標記指數。hex方法建置的字串，可通過float型別的fromhex方法重新轉換為浮點數。

bin(1234)
'0b10011010010'
(1.234).hex()
'0x1.3be76c8b43958p+0'
float.fromhex('0x1.3be76c8b43958p+0')
1.234

文字/字串型別

如果你希望了解如何判斷字串是否為數值，可以檢視判斷 Python 字串是否為字母或數值一段。

將 Python 中的數值轉換為分數形式

對於int和float型別，可以使用as_integer_ratio方法，將其對應的數值轉換為分數表達形式，分數的分子和分母會被放入一個元組，並作為結果傳回。

(123).as_integer_ratio()
(123, 1)
(0.5).as_integer_ratio()
(1, 2)

取得 Python 數值的絕對值

使用函式abs可以取得數值的絕對值，比如，abs(-100)的結果為100。需要說明的是，abs函式不適用於複數，他可能會傳回一些莫名其妙的值，比如abs(-100+123j)的結果可能是158.52129194527782。

原始碼

check_numeric_types.ipynb·codebeatme/python·GitHub
check_if_float_types_are_integer_types.ipynb·codebeatme/python·GitHub

講解影片

Python 判斷物件是否為數值型別、int、float、complex·YouTube
Python 判斷 float 能否轉換為等價的 int·YouTube