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Python整数类型:数字计算与表示

一、基本概念和操作

Python整数类型是一种不可变的基本数值类型。在Python中,整数类型包括正整数、负整数和零。其中,正整数和负整数没有大小和精度限制,而Python 2.x中的整数类型对于超出系统可用内存大小的整数会报错,Python 3.x中则没有这个限制。

Python整数类型的基本操作包括:加法、减法、乘法、整数除法、取余和取整除。具体操作如下:

a = 10
b = 3

# 加法
print(a + b)    # 13

# 减法
print(a - b)    # 7

# 乘法
print(a * b)    # 30

# 整数除法
print(a // b)   # 3

# 取余
print(a % b)    # 1

# 取整除
print(a // b)   # 3

二、进制表示和转换

Python整数类型也支持二进制、八进制和十六进制的表示方式,常用的进制表示方法如下:

  • 二进制:以0b为前缀,后面跟上由0和1组成的数字序列。例如,0b110表示二进制数字110,对应十进制数字6。
  • 八进制:以0o为前缀,后面跟上由0-7组成的数字序列。例如,0o10表示八进制数字10,对应十进制数字8。
  • 十六进制:以0x为前缀,后面跟上由0-9和A-F组成的数字序列。例如,0xFF表示十六进制数字FF,对应十进制数字255。

Python中的整数可以通过内置函数int()进行进制转换。例如,将二进制数字110转换为十进制则可执行int('0b110', 2)。以下为示例代码:

# 二进制表示和转换
a = 0b110
print(a)        # 6

b = int('0b110', 2)
print(b)        # 6

三、格式化输出

Python中的字符串类型支持格式化输出,也可以用于对整数类型的输出进行格式化。常见的格式化输出方式有%s、%d和%f等,其中%s可以用于输出字符串,%d用于输出十进制整数,%f用于输出浮点数。以下为示例代码:

# 格式化输出
a = 10
b = 3

print('a=%d, b=%d' % (a, b))    # 输出:a=10, b=3
print('a/b=%f' % (a/b))        # 输出:a/b=3.333333
print('a/b=%.2f' % (a/b))      # 输出:a/b=3.33

四、进制位运算

Python中的整数类型也支持按位取反、按位与、按位或、按位异或和位移等位运算操作。常用的位运算操作如下:

  • 按位取反:使用~运算符实现,例如,~0b110的结果为-0b111,对应十进制数字-7。
  • 按位与:使用&运算符实现,例如,0b101 & 0b111的结果为0b101,对应十进制数字5。
  • 按位或:使用|运算符实现,例如,0b101 | 0b111的结果为0b111,对应十进制数字7。
  • 按位异或:使用^运算符实现,例如,0b101 ^ 0b111的结果为0b010,对应十进制数字2。
  • 位移:使用<<>>运算符实现,例如,0b101<<1的结果为0b1010,对应十进制数字10;0b101>>1的结果为0b10,对应十进制数字2。

以下为示例代码:

# 进制位运算
a = 0b101

# 按位取反
print(~a)       # -6

# 按位与
print(a & 0b111)    # 5

# 按位或
print(a | 0b111)    # 7

# 按位异或
print(a ^ 0b111)    # 2

# 左位移
print(a << 1)       # 10

# 右位移
print(a >> 1)       # 2

五、其他常用操作

除了上述的操作方式之外,Python的整数类型还支持其他一些常用的操作,例如:

  • 比较操作:使用<<=>>=运算符实现数值的大小比较。
  • 类型转换:使用内置函数str()、float()和bool()等将整数类型转换为字符串、浮点数和布尔类型。
  • 数值的增减:可以使用+=-=等运算符对数值进行增减。

以下为示例代码:

# 其他常用操作
a = 10
b = 3

# 比较操作
print(a < b)        # False
print(a >= b)       # True

# 类型转换
print(str(a))       # '10'
print(float(a))     # 10.0
print(bool(a))      # True

# 数值增减
a += 1
print(a)            # 11

a -= 1
print(a)            # 10

六、总结

Python整数类型是一种基本类型,在进行数字计算与表示时具有相对完善的支持,包括基本的加减乘除运算、进制表示和转换、格式化输出、进制位运算和其他常用操作。