Quark的概述：Python原生整数

x = 100
print(x)
# 100

x = 2_147_483_647
print(x + 1)
# OverflowError (在旧版本中)

values = [10, 20, 30, 40]
print(values[2])
# 30

Python 普通整数的历史时间线

Python 的普通整数规则源自何处？

Python 的普通整数源于早期使用 32 位寄存器和二进制补码数学的系统。它们最初被添加以支持快速的整数运算。后来，Python 添加了新的类型以处理更大的值，但为了向后兼容，保留了普通整数的规则。

人们在早期机器中定义了整数大小

1958 — 二进制数学规则 IBM 704 在硬件中使用固定长度的二进制表示有符号整数。

1972 — 二进制补码整数 C 语言将 int 定义为 32 位有符号值，并定义了 INT_MAX 和 INT_MIN。

人们将普通整数构建到Python中

1991 — 普通整数和长整数 Python 0.9.0引入了这两种类型，其中int作为固定大小的32位整数。

2000 — 溢出引发错误 Python 2在值超出普通整数范围时引发OverflowError。

2010 — 与长整数合并 Python 3将所有整数在内部合并为一种类型，但在文档中保留了普通整数的逻辑。

Python普通整数的问题与解决方案

如何正确使用Python普通整数？

当你想要快速、简单的整数数学时，Python普通整数表现良好。但它们也有局限性。以下示例展示了如何正确使用它们，以及当你超出正常范围时会发生什么。

问题：如何在Python中精确计数？

你正在跟踪进入商店的人数。你从零开始，每当一个人进入时加一。你希望这个数字保持准确。你不需要小数或分数。

问题：你需要一种方法来跟踪一个从不带小数点的整数。

解决方案：使用Python的普通整数。它提供精确的值，并且在加法运算中表现良好。

Python允许你使用普通整数来跟踪计数。

count = 0
count += 1
count += 1
print(count)
# 2

问题：如何处理在Python中过大的数字？

您正在使用循环计算人口增长。数字不断增加。在某个时刻，您达到了限制，程序失败。您不知道为什么它停止了。

问题：您超过了Python普通整数的最大值。

解决方案：Python普通整数有一个固定的范围。如果结果超出该范围，Python会引发错误或根据版本切换到长整数。您应该关注增长并使用可以扩展的类型。

如果普通整数变得过大，Python会警告您。

n = 2_147_483_647
try:
    print(n + 1)

except OverflowError:
    print("太大了！")
# 太大了！ (较旧的 Python 2 行为)

问题：如何在 Python 中在循环中使用整数？

您正在编写一个应该运行五次的 for 循环。您需要一个从 0 增加到 4 的数字。您希望循环索引是精确的。

问题：您需要一种安全且快速的方法来保存循环的索引。

解决方案： 在 range() 调用中使用 Python 的普通整数。循环使用整数，每个值都是安全的。

Python 允许使用普通整数进行循环，使用 range。

for i in range(5):
    print(i)
# 0
# 1
# 2
# 3
# 4

问题：如何在Python中使用普通整数进行按位运算？

您正在编写代码以检查标志。您想使用二进制值设置和清除位。您听说Python可以使用按位运算符，但不确定普通整数是否有效。

问题：您需要一种支持位移和掩码的数字类型。

解决方案：Python的普通整数使用2的补码形式，并支持按位运算。您可以轻松地进行位移、掩码和翻转操作。

Python允许您在二进制运算中使用普通整数。

x = 0b1010
print(x << 1)
# 20

问题：如何从Python中的函数返回一个确切的数字？

你正在编写一个计算迷宫中步数的函数。你不想要浮点数。你希望这个数字是整数，以便程序的下一部分将其用作步数。

问题：你需要一个确切且完整的返回值。

解决方案：返回一个Python普通整数。它将保持值的完整性和可读性。

Python允许你从函数返回普通整数。

def steps(n):
    return n * 2

print(steps(3))
# 6