日韩久久久精品,亚洲精品久久久久久久久久久,亚洲欧美一区二区三区国产精品 ,一区二区福利

Python 的整數(shù)與 Numpy 的數(shù)據(jù)溢出

系統(tǒng) 1785 0
? Python貓 ” ,一個值得加星標的 公眾號
某位 A 同學發(fā)了我一張截圖,問為何結果中出現(xiàn)了負數(shù)?

看了圖,我第一感覺就是數(shù)據(jù)溢出了。 數(shù)據(jù)超出能表示的最大值,就會出現(xiàn)奇奇怪怪的結果。

然后,他繼續(xù)發(fā)了張圖,內(nèi)容是 print(100000*208378),就是直接打印上圖的 E[0]*G[0],結果是 20837800000,這是個正確的結果。

所以新的問題是:如果說上圖的數(shù)據(jù)溢出了,為何直接相乘的數(shù)卻沒有溢出?

由于我一直忽視數(shù)據(jù)的表示規(guī)則(整型的上限是多少?),而且對 Numpy 了解不多,還錯看了圖中結果,誤以為每一個數(shù)據(jù)都是錯誤的,所以就解答不出來。

最后,經(jīng)過學習群里的一番討論,我才終于明白是怎么回事,所以本文把相關知識點做個梳理。

在開始之前,先總結一下上圖會引出的話題:
  • Python 3 中整數(shù)的上限是多少? Python 2 呢?

  • Numpy 中整數(shù)的上限是多少? 整數(shù)溢出該怎么辦?
對于第一個問題,兩個版本的 Python 有所區(qū)別。先看看 Python 2,它有兩種整數(shù):
  • 一種是短整數(shù),也即常說的整數(shù),用 int 表示,有個內(nèi)置函數(shù) int()。其大小有限,可通過 sys.maxint() 查看(取決于平臺是 32 位還是 64 位)
  • 一種是長整數(shù),即大小無限的整數(shù),用 long 表示,有個內(nèi)置函數(shù) long()。寫法上是在數(shù)字后面加大寫字母 L 或小寫的 l,如 1000L

當一個整數(shù)超出短整數(shù)范圍時,它會自動采用長整數(shù)表示。舉例,打印 2**100 ,結果會在末尾加字母 L 表示它是長整數(shù)。

但是到了 Python 3,情況就不同了:它僅有一種內(nèi)置的整數(shù),表示為 int,形式上是 Python 2 的短整數(shù),但實際上它能表示的范圍無限,行為上更像是長整數(shù)。無論多大的數(shù),結尾都不需要字母 L 來作區(qū)分。

也就是說,Python 3 整合了兩種整數(shù)表示法,用戶不再需要自行區(qū)分,全交給底層按需處理。

理論上,Python 3 中的整數(shù)沒有上限(只要不超出內(nèi)存空間)。這就解釋了前文中直接打印兩數(shù)相乘,為什么結果會正確了。

PEP-237(Unifying Long Integers and Integers)中對這個轉(zhuǎn)變作了說明。它解釋這樣做的目的:

這會給新的 Python 程序員(無論他們是否是編程新手)減少一項上手前要學的功課。

Python 在語言運用層屏蔽了很多瑣碎的活,比如內(nèi)存分配,所以,我們在使用字符串、列表或字典等對象時,根本不用操心。整數(shù)類型的轉(zhuǎn)變,也是出于這樣的便利目的。(壞處是犧牲了一些效率,在此就不談了)

回到前面的第二個話題:Numpy 中整數(shù)的上限是多少?

由于它是 C 語言實現(xiàn),在整數(shù)表示上,用的是 C 語言的規(guī)則,也就是會區(qū)分整數(shù)和長整數(shù)。

有一種方式可查看:

                
                  import?numpy?as?np

a?=?np.arange(2)
type(a[0])

#?結果:numpy.int32

                
              

也就是說它默認的整數(shù) int 是 32 位,表示范圍在 -2147483648 ~ 2147483647。

對照前文的截圖,里面只有兩組數(shù)字相乘時沒有溢出:100007*4549、100012*13264,其它數(shù)據(jù)組都溢出了,所以出現(xiàn)奇怪的負數(shù)結果。

Numpy 支持的數(shù)據(jù)類型要比 Python 的多,相互間的區(qū)分界限很多樣:

Python 的整數(shù)與 Numpy 的數(shù)據(jù)溢出_第3張圖片
截圖來源: https://www.runoob.com/numpy/numpy-dtype.html

要解決整數(shù)溢出,可通過指定 dtype 的方式:

                
                  import?numpy?as?np

q?=?[100000]
w?=?[500000]

#?一個溢出的例子:
a?=?np.array(q)
b?=?np.array(w)
print(a*b)??#?產(chǎn)生溢出,結果是個奇怪的數(shù)值

#?一個解決的例子:
c?=?np.array(q,?dtype='int64')
d?=?np.array(w,?dtype='int64')
print(c*d)?#?沒有溢出:[50000000000]

                
              

好了,前面提出的問題就回答完了。

來作個結尾吧:
  • Python 3 極大地簡化了整數(shù)的表示,效果可表述為:整數(shù)就只有一種整數(shù)(int),沒有其它類型的整數(shù)(long、int8、int64 之類的)
  • Numpy 中的整數(shù)類型對應于 C 語言的數(shù)據(jù)類型,每種“整數(shù)”有自己的區(qū)間,要解決數(shù)據(jù)溢出問題,需要指定更大的數(shù)據(jù)類型(dtype)

640?

作者簡介: 豌豆花下貓,生于廣東畢業(yè)于武大,現(xiàn)為蘇漂程序員,有一些極客思維,也有一些人文情懷,有一些溫度,還有一些態(tài)度。

往期文章,推薦閱讀:

為什么要翻譯?值得堅持下去么?

Python 之父的解析器系列之四:可視化 PEG 解析

用 Python 實現(xiàn)簡易 Web 服務器

遇見一只黑貓,她說程序員都是騙子

Python 的整數(shù)與 Numpy 的數(shù)據(jù)溢出_第4張圖片

告訴朋友們,我在看 640?wx_fmt=png

更多文章、技術交流、商務合作、聯(lián)系博主

微信掃碼或搜索:z360901061

微信掃一掃加我為好友

QQ號聯(lián)系: 360901061

您的支持是博主寫作最大的動力,如果您喜歡我的文章,感覺我的文章對您有幫助,請用微信掃描下面二維碼支持博主2元、5元、10元、20元等您想捐的金額吧,狠狠點擊下面給點支持吧,站長非常感激您!手機微信長按不能支付解決辦法:請將微信支付二維碼保存到相冊,切換到微信,然后點擊微信右上角掃一掃功能,選擇支付二維碼完成支付。

【本文對您有幫助就好】

您的支持是博主寫作最大的動力,如果您喜歡我的文章,感覺我的文章對您有幫助,請用微信掃描上面二維碼支持博主2元、5元、10元、自定義金額等您想捐的金額吧,站長會非常 感謝您的哦!!!

發(fā)表我的評論
最新評論 總共0條評論
主站蜘蛛池模板: 大安市| 昌乐县| 扎兰屯市| 宝兴县| 灯塔市| 新源县| 屏边| 时尚| 新津县| 襄城县| 长治县| 清苑县| 大埔县| 揭西县| 乌拉特前旗| 青州市| 潮州市| 扎鲁特旗| 秀山| 吉安县| 台湾省| 屏南县| 车险| 晋城| 无为县| 年辖:市辖区| 兴文县| 丹凤县| 车险| 麦盖提县| 温州市| 山东省| 丹江口市| 随州市| 蛟河市| 五华县| 古交市| 甘南县| 南和县| 汶川县| 长治县|