Python整數(shù)與Numpy數(shù)據(jù)溢出問題解決-創(chuàng)新互聯(lián)

某位 A 同學(xué)發(fā)了我一張截圖，問為何結(jié)果中出現(xiàn)了負(fù)數(shù)？

目前累計(jì)服務(wù)客戶數(shù)千家，積累了豐富的產(chǎn)品開發(fā)及服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。以網(wǎng)站設(shè)計(jì)水平和技術(shù)實(shí)力，樹立企業(yè)形象，為客戶提供成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)、做網(wǎng)站、網(wǎng)站策劃、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷、VI設(shè)計(jì)、網(wǎng)站改版、漏洞修補(bǔ)等服務(wù)。創(chuàng)新互聯(lián)始終以務(wù)實(shí)、誠(chéng)信為根本，不斷創(chuàng)新和提高建站品質(zhì)，通過對(duì)領(lǐng)先技術(shù)的掌握、對(duì)創(chuàng)意設(shè)計(jì)的研究、對(duì)客戶形象的視覺傳遞、對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)合，為客戶提供更好的一站式互聯(lián)網(wǎng)解決方案，攜手廣大客戶，共同發(fā)展進(jìn)步。

看了圖，我第一感覺就是數(shù)據(jù)溢出了。數(shù)據(jù)超出能表示的大值，就會(huì)出現(xiàn)奇奇怪怪的結(jié)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(jié)果是 20837800000，這是個(gè)正確的結(jié)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(duì) Numpy 了解不多，還錯(cuò)看了圖中結(jié)果，誤以為每一個(gè)數(shù)據(jù)都是錯(cuò)誤的，所以就解答不出來。

最后，經(jīng)過學(xué)習(xí)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(guān)知識(shí)點(diǎn)做個(gè)梳理。

在正式開始之前，先總結(jié)一下上圖會(huì)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？出現(xiàn)整數(shù)溢出該怎么辦？

關(guān)于第一個(gè)問題，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(gè)內(nèi)置函數(shù) int()。其大小有限，可通過sys.maxint() 查看（取決于平臺(tái)是 32 位還是 64 位）
  • 一種是長(zhǎng)整數(shù)，即大小無限的整數(shù)，用 long 表示，有個(gè)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(dāng)一個(gè)整數(shù)超出短整數(shù)范圍時(shí)，它會(huì)自動(dòng)采用長(zhǎng)整數(shù)表示。舉例，打印 2**100 ，結(jié)果會(huì)在末尾加字母 L 表示它是長(zhǎng)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(shí)際上它能表示的范圍無限，行為上更像是長(zhǎng)整數(shù)。無論多大的數(shù)，結(jié)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(jié)果會(huì)正確了。

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

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

Python 在語言運(yùn)用層屏蔽了很多瑣碎的活，比如內(nèi)存分配，所以，我們?cè)谑褂米址?、列表或字典等?duì)象時(shí)，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(gè)話題：Numpy 中整數(shù)的上限是多少？

由于它是 C 語言實(shí)現(xiàn)，在整數(shù)表示上，用的是 C 語言的規(guī)則，也就是會(huì)區(qū)分整數(shù)和長(zhǎng)整數(shù)。

有一種方式可查看：

import numpy as np
a = np.arange(2)
type(a[0])
# 結(jié)果：numpy.int32

網(wǎng)頁(yè)標(biāo)題：Python整數(shù)與Numpy數(shù)據(jù)溢出問題解決-創(chuàng)新互聯(lián)
本文地址：http://muchs.cn/article32/djiepc.html

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