Python の数値型

はじめに

超高度なテクノロジー都市、メタトロポリスへようこそ。ここでは、コードとロボティクスの力によって生活が豊かになっています。メタトロポリスでは、あなたの住人コーダーとしての役割がますます刺激的になります！ この都市は、技術力の高い住民にエネルギー配給ネットワークの最適化を支援してもらおうとしています。これを行うには、Pythonのコアなプログラミング要素を活用し、特に数値型と演算に焦点を当てる必要があります。

都市のエネルギー委員会は、Pythonの数値型を実験し、習得するための仮想実験室をセットアップしました。あなたがこれを受け入れる場合、あなたのミッションは、数値と数学的演算を使って、複雑な計算を行い、エネルギー単位を変換し、都市の電力網をバランスさせる効率的なPythonコードを書くことです。

あなたの目標は、停電を避け、エネルギーが都市の隅々に安定して供給されるようにすることで、エネルギーの配給をグリーンかつ効率的に行うことです。数値を処理し、メタトロポリスの輝かしい未来に貢献するための知識を使いましょう。

Skills Graph

基本的な数値型の理解

このステップでは、Pythonの基本的な数値型である整数型と浮動小数点数型に慣れ親しんでいきましょう。基本的な算術演算を行うコードを書いて、Pythonが異なる数値型をどのように扱うか見てみましょう。

次に、以下のコードを /home/labex/project/numeric_types.py に追加します。

## 基本的な算術演算

## 加算
addition_result = 5 + 3
print("5 + 3 =", addition_result)

## 減算
subtraction_result = 10 - 2
print("10 - 2 =", subtraction_result)

## 乗算
multiplication_result = 7 * 3
print("7 * 3 =", multiplication_result)

## 除算 (浮動小数点数の結果)
division_result = 15 / 3
print("15 / 3 =", division_result)

## 切り捨て除算 (整数の結果)
floor_division_result = 15 // 2
print("15 // 2 =", floor_division_result)

## 剰余演算 (除算の余り)
modulus_result = 16 % 5
print("16 % 5 =", modulus_result)

## 指数 (累乗)
exponent_result = 2 ** 3
print("2 ** 3 =", exponent_result)

上記のスクリプトでは、加算、減算、乗算、およびさまざまな種類の除算を行っています。両オペランドが整数であっても、除算が浮動小数点数を返すことに注意してください。

端末でコードを実行し、結果を観察しましょう。

python3 /home/labex/project/numeric_types.py

端末には以下のように表示されるはずです。

5 + 3 = 8
10 - 2 = 8
7 * 3 = 21
15 / 3 = 5.0
15 // 2 = 7
16 % 5 = 1
2 ** 3 = 8

浮動小数点数と型変換の扱い

浮動小数点数とは、小数点を持つ数です。Pythonは、整数型と浮動小数点数型の両方を含む混合算術演算では、整数を自動的に浮動小数点数に変換します。このステップでは、整数型と浮動小数点数型の間で型変換を行って、必要な数値型を得る方法についても学びます。

前のコードの後に、以下のコードを /home/labex/project/numeric_types.py に追加します。

## 浮動小数点数と型変換の使用

## 整数と浮動小数点数の混合
mix_result = 10 + 3.14
print("10 + 3.14 =", mix_result)

## 整数を浮動小数点数にキャスト
int_to_float = float(8)
print("float(8) =", int_to_float)

## 浮動小数点数を整数にキャスト (丸めるのではなく切り捨てることに注意)
float_to_int = int(3.99)
print("int(3.99) =", float_to_int)

このコードでは、Pythonが整数型と浮動小数点数型の両方を含む演算をどのように扱うかを見ることができます。このスクリプトを実行するときは、整数型から浮動小数点数型への変換とその逆の変換が行われることに注意してください。

端末でコードを実行し、出力を表示しましょう。

python3 numeric_types.py

端末には以下のように表示されるはずです。

10 + 3.14 = 13.14
float(8) = 8.0
int(3.99) = 3

複素数とその他の演算

Pythonは、a + bj の形式の複素数もサポートしています。ここで a は実部、b は虚部です。では、複素数に対していくつかの演算を行ってみましょう。

/home/labex/project/numeric_types.py に以下を追加します。

## 複素数の使用

## 複素数の作成
complex_number = 3 + 4j
print("複素数:", complex_number)

## 実部と虚部の取得
print("実部:", complex_number.real)
print("虚部:", complex_number.imag)

## 複素数の共役複素数
print("共役複素数:", complex_number.conjugate())

このコードは、複素数を作成し、その実部と虚部にアクセスする方法を示しています。

コードを実行します。

python3 /home/labex/project/numeric_types.py

端末には以下のように表示されるはずです。

複素数: (3+4j)
実部: 3.0
虚部: 4.0
共役複素数: (3-4j)

まとめ

この実験では、Pythonの数値の世界を旅しました。整数型と浮動小数点数型の基本から始めて、算術演算を探索し、型変換を体験し、複素数の世界に深く突き入りました。

この実験が終わるまでに、Pythonの数値型をしっかりと理解し、この知識を実際のアプリケーションに適用する自信を持つようになっているはずです。

技術的なスキルを身につけただけでなく、効率的で持続可能なエネルギーの流れを確保することで、素敵なメタトロポリスに貢献しました。素晴らしい成果を収めましたので、これからも明るい未来のためにコーディングを続けてください！