【基础】Python数字类型与基本运算

# 2.1 数值运算

Python 提供了丰富的数值运算符，用于执行基本算术运算。这些运算符包括：

- 加法 (+)：将两个数字相加。
- 减法 (-)：从一个数字中减去另一个数字。
- 乘法 (*)：将两个数字相乘。
- 除法 (/)：将一个数字除以另一个数字，返回浮点数结果。
- 取余 (%)：将一个数字除以另一个数字，返回余数。

# 2. Python基本运算

### 2.1 数值运算

#### 2.1.1 加减乘除

Python支持基本的数值运算，包括加(+)、减(-)、乘(*)和除(/)。这些运算符可以用于对整数和浮点数进行操作。

# 加法
result = 10 + 5
print(result)  # 输出：15

# 减法
result = 10 - 5
print(result)  # 输出：5

# 乘法
result = 10 * 5
print(result)  # 输出：50

# 除法
result = 10 / 5
print(result)  # 输出：2.0

**参数说明：**

* `+`：加法运算符
* `-`：减法运算符
* `*`：乘法运算符
* `/`：除法运算符

**代码逻辑：**

* 第一组代码执行加法运算，将10和5相加，结果为15。
* 第二组代码执行减法运算，将10和5相减，结果为5。
* 第三组代码执行乘法运算，将10和5相乘，结果为50。
* 第四组代码执行除法运算，将10除以5，结果为2.0。

#### 2.1.2 幂运算和取余

Python还支持幂运算和取余运算。幂运算使用`**`运算符，而取余运算使用`%`运算符。

# 幂运算
result = 2 ** 3
print(result)  # 输出：8

# 取余运算
result = 10 % 3
print(result)  # 输出：1

**参数说明：**

* `**`：幂运算符
* `%`：取余运算符

**代码逻辑：**

* 第一组代码执行幂运算，将2的3次方，结果为8。
* 第二组代码执行取余运算，将10除以3，取余数为1。

### 2.2 比较运算

#### 2.2.1 等于和不等于

Python支持比较运算，包括等于(==)和不等于(!=)。这些运算符可以用于比较两个值是否相等。

# 等于运算
result = 10 == 5
print(result)  # 输出：False

# 不等于运算
result = 10 != 5
print(result)  # 输出：True

**参数说明：**

* `==`：等于运算符
* `!=`：不等于运算符

**代码逻辑：**

* 第一组代码执行等于运算，比较10和5是否相等，结果为False。
* 第二组代码执行不等于运算，比较10和5是否不相等，结果为True。

#### 2.2.2 大于和小于

Python还支持大于(>)、小于(<)、大于等于(>=)和小于等于(<=)运算符。这些运算符可以用于比较两个值的大小关系。

# 大于运算
result = 10 > 5
print(result)  # 输出：True

# 小于运算
result = 10 < 5
print(result)  # 输出：False

# 大于等于运算
result = 10 >= 5
print(result)  # 输出：True

# 小于等于运算
result = 10 <= 5
print(result)  # 输出：False

**参数说明：**

* `>`：大于运算符
* `<`：小于运算符
* `>=`：大于等于运算符
* `<=`：小于等于运算符

**代码逻辑：**

* 第一组代码执行大于运算，比较10是否大于5，结果为True。
* 第二组代码执行小于运算，比较10是否小于5，结果为False。
* 第三组代码执行大于等于运算，比较10是否大于或等于5，结果为True。
* 第四组代码执行小于等于运算，比较10是否小于或等于5，结果为False。

### 2.3 逻辑运算

#### 2.3.1 与、或、非

Python支持逻辑运算，包括与(&)、或(|)和非(~)。这些运算符可以用于对布尔值进行操作。

# 与运算
result = True & False
print(result)  # 输出：False

# 或运算
result = True | False
print(result)  # 输出：True

# 非运算
result = not True
print(result)  # 输出：False

**参数说明：**

* `&`：与运算符
* `|`：或运算符
* `~`：非运算符

**代码逻辑：**

* 第一组代码执行与运算，将True和False进行与运算，结果为False。
* 第二组代码执行或运算，将True和False进行或运算，结果为True。
* 第三组代码执行非运算，将True进行非运算，结果为False。

#### 2.3.2 真假值和布尔运算

Python中，真假值由`True`和`False`表示。布尔运算可以用于对真假值进行操作。

# 真假值
result = True
print(result)  # 输出：True

# 布尔运算
result = True and False
print(result)  # 输出：False

**参数说明：**

* `True`：真值
* `False`：假值
* `and`：与运算符（布尔运算）

**代码逻辑：**

* 第一组代码输出真假值True。
* 第二组代码执行布尔与运算，将True和False进行与运算，结果为False。

# 3.1 整数类型转换

Python提供了多种函数来进行整数类型转换，其中最常用的两个函数是`int()`和`float()`。

#### 3.1.1 int()函数

`int()`函数可以将其他类型的值转换为整数类型。它接受一个参数，可以是字符串、浮点数或布尔值。如果参数是字符串，`int()`函数会尝试将其转换为整数。如果转换成功，则返回转换后的整数；如果转换失败，则抛出`ValueError`异常。

# 将字符串转换为整数
num_str = "123"
num_int = int(num_str)
print(num_int)  # 输出：123

# 将浮点数转换为整数
num_float = 123.45
num_int = int(num_float)
print(num_int)  # 输出：123

# 将布尔值转换为整数
num_bool = True
num_int = int(num_bool)
print(num_int)  # 输出：1

#### 3.1.2 float()函数

`float()`函数可以将其他类型的值转换为浮点数类型。它接受一个参数，可以是字符串、整数或布尔值。如果参数是字符串，`float()`函数会尝试将其转换为浮点数。如果转换成功，则返回转换后的浮点数；如果转换失败，则抛出`ValueError`异常。

# 将字符串转换为浮点数
num_str = "123.45"
num_float = float(num_str)
print(num_float)  # 输出：123.45

# 将整数转换为浮点数
num_int = 123
num_float = float(num_int)
print(num_float)  # 输出：123.0

# 将布尔值转换为浮点数
num_bool = True
num_float = float(num_bool)
print(num_float)  # 输出：1.0

# 4. Python数字类型进阶应用

### 4.1 数字舍入和截断

Python提供了多种函数来对数字进行舍入和截断操作。

#### 4.1.1 round()函数

`round()`函数用于将数字舍入到指定的小数位数。其语法为：

round(number, ndigits=0)

其中：

- `number`：要舍入的数字。
- `ndigits`：要舍入到的位数，默认为0，表示四舍五入到整数。

**示例：**

>>> round(3.141592653589793)
3
>>> round(3.141592653589793, 2)
3.14
>>> round(3.141592653589793, 4)
3.1416

#### 4.1.2 ceil()和floor()函数

`ceil()`和`floor()`函数用于分别对数字进行向上取整和向下取整操作。其语法为：

ceil(number)
floor(number)

其中：

- `number`：要取整的数字。

**示例：**

>>> ceil(3.141592653589793)
4
>>> floor(3.141592653589793)
3

### 4.2 数字格式化

Python提供了多种方法来对数字进行格式化，以使其更易于阅读和理解。

#### 4.2.1 str()函数

`str()`函数可以将数字转换为字符串。其语法为：

str(number)

其中：

- `number`：要转换为字符串的数字。

**示例：**

>>> str(3.141592653589793)
'3.141592653589793'

#### 4.2.2 format()函数

`format()`函数可以将数字格式化为指定的字符串格式。其语法为：

number.format(format_spec)

其中：

- `number`：要格式化的数字。
- `format_spec`：格式化字符串，指定格式化规则。

**示例：**

>>> 3.141592653589793.format('.2f')
'3.14'
>>> 3.141592653589793.format('%.4f')
'3.1416'

**格式化字符串说明：**

- `.`：小数点分隔符。
- `f`：浮点数格式化。
- `n`：数字格式化。
- `%`：转义字符，表示格式化字符串开始。

# 5. Python数字类型实践案例

在本章中，我们将通过实际案例来演示Python数字类型的应用。

### 5.1 计算面积和周长

**5.1.1 输入半径**

首先，我们需要从用户输入半径。可以使用`input()`函数获取用户输入，并将其转换为浮点数：

radius = float(input("请输入圆的半径："))

### 5.1.2 计算面积和周长

有了半径后，我们可以使用数学公式计算圆的面积和周长：

area = math.pi * radius ** 2
perimeter = 2 * math.pi * radius

其中，`math`模块提供了数学常量和函数，`math.pi`代表圆周率。

### 5.2 计算平均值

**5.2.1 输入一组数字**

接下来，我们将计算一组数字的平均值。首先，我们需要从用户输入数字：

numbers = input("请输入一组数字，用逗号分隔：").split(",")

使用`split(",")`将输入的字符串分割为一个数字列表。

**5.2.2 计算平均值**

有了数字列表后，我们可以使用`sum()`和`len()`函数计算平均值：

total = sum(map(float, numbers))
average = total / len(numbers)

使用`map(float, numbers)`将列表中的字符串转换为浮点数，再使用`sum()`计算总和，最后用总和除以列表长度得到平均值。