Деление в Python
Python — популярный высокоуровневый язык программирования. Он обладает большим набором инструментов, имеет динамическую типизацию и используется для решения любых видов задач.
Деление в Python разделяется на три вида: обычное, целочисленное и взятие остатка. Программисту не нужно заботиться о типах операндов, Python сам определяет их и приводит результат к нужному виду. Как это делается, разберемся в этой статье.
Оператор деления
Деление в Python обозначается косой чертой «/». Примечательно, что результат в консоле всегда приводится к типу «float», даже если оба операнда были целочисленного типа, об этом свидетельствует появление «.0» у полученного значения.
Это появилось в 3-ей версии Python, ранее результатом деления целых чисел было только целое число, чтобы получить дробный результат, программисты явно указывали одному из операндов тип «float», в противном случае дробная часть просто отбрасывалась.
Важно понимать, что деление в Python, как и другие операции, работает медленнее, чем в более низкоуровневых языках программирования. Это связано с высоким уровнем автоматизации и абстракции, из-за динамической типизации интерпретатор вынужден приводить числа к дробному типу «float», который требует большего количества памяти.
Деление в представлении человека отличается от его представления в компьютере. Компьютер устроен так, что все арифметические операции могут выполняться только через сложение. Это значит, что быстрее всего выполняется сложение, затем вычитание, где необходимо менять знак операндов, умножение, где число складывается много раз. Деление выполняется дольше всех, потому что помимо многократно повторяющейся операции сложения необходимо также менять знак операндов, что требует больше памяти и действий.
print(int(1) / int(2)) print(5 / 5) print(1 / 3) 0.5 1.0 0.3333333333333333
Из примера видно, что не смотря на то, что во всех случаях операция была между целыми числами, результатом деления в Python 3 является вещественное число. В первом случае мы даже специально использовали приведение к типу int.
Дополнительно хотелось бы отметить, что если точности типа данных float не достаточно, можно воспользоваться библиотекой decimal. В частности мы её использовали при написании программы «калькулятор» в отдельной статье.
Деление без остатка
Чтобы выполнить деление на цело в Python, можно воспользоваться целочисленным делением. В этом случае результатом будет целое число, без остатка. Целочисленное деление в Python обозначается двумя косыми чертами «//».
В отличие от других языков программирования Python позволяет результату целочисленного деления быть как целым (int), так и дробным (float) числом. В обоих случаях дробная часть отбрасывается и получается число с окончанием «.0».
Примеры нахождения целой части от деления:
print(5 // 2) print(0 // 2) print(1234 // 5.0) 2 0 246.0
В первых двух случаях деление осуществлялось между целыми числами. Поэтому в результате было получено целое число. В третьем примере одно из чисел вещественное. В этом случае в результате получаем так же вещественное число (типа float), после запятой у которого 0.
Остаток
Для получения остатка от деления в Python 3 используется операция, обозначающаяся символом процента «%». Остаток — это оставшаяся после целочисленного деления часть числа. Операция взятия остатка используется для решения различных видов задач.
print(10 % 3) print(5 % 10) print(5 % 0.25) 1 5 0.0
Определение остатка от деления очень часто используется в программах для нахождения, допустим, чётных чисел. Или, например, если обработка данных выполняется в цикле, и нужно выводить в консоль сообщение о ходе обработки не каждый раз, а на каждой 10-ой итерации.
Вот пример вывода чётных чисел из списка в консоль:
example_list = [3, 7, 2, 8, 1, 12] for value in example_list: if value % 2 == 0: print(value) 2 8 12
Проблемы чисел с плавающей точкой
Компьютер устроен так, что на аппаратном уровне понимает только две цифры: один и ноль. Из-за этого при делении и других операциях с дробями часто возникают проблемы. Например, 1/10 в двоичном представлении является неправильной бесконечной дробью. Её нельзя написать полностью, поэтому приходится округлять, а выбор значения при округлении ограничен нулем и единицей.
Что говорить о делении, если ошибки возникают и при операции сложения. Если сложить число «0.1» с самим собой четырнадцать раз, то получиться 1.400…01. Откуда взялась эта единица? Она появилась при переводе числа из двоичного вида в десятичный.
a = 0.1 for i in range(13): a += 0.1 print(a) 1.4000000000000001
Более технически сложное деление приводит к подобным неточностям гораздо чаще. Обычно Python округляет результат так, что пользователь не замечает этой проблемы, но если получается достаточно длинное число, то проблема проявляется.
Деление комплексных чисел
Комплексные числа — это числа вида «a + b·i». Они занимают наивысшую ступень в иерархии чисел, арифметические операции над ними существенно отличаются от операций над обычными числами.
Деление комплексного числа на обычное меняет лишь длину радиус вектора, но не его направление.
Сокращенные операции деления
Чтобы упростить жизнь программистов, разработчики Python включили в язык «сокращенные операции». Их используют если надо выполнить операцию над переменной и полученный результат записать в эту же переменную. То, что записывается в длинной форме, можно записать в более короткой по следующим правилам:
| Полная форма | Краткая форма | |
| Деление | a = a / b | a /= b |
| Целая часть | a = a // b | a //=b |
| Остаток | a = a % b | a %= b |
Деление на ноль
Если попробовать в Python выполнить деление на 0, то мы получим исключение ZeroDivisionError.
Исключение следует обрабатывать, это можно сделать так:
try: print(24 / 0) except Exception as e: print(e) division by zero
Но в этом случае мы обрабатываем все исключения. Зачастую так делать не совсем корректно. Мы знаем, что в нашем коде возможно деление на 0 и, чтобы отловить именно эту ошибку, следует заменить except Exception as e: на except ZeroDivisionError as e: .
Но можно и проверять перед выполнением операции, что делитель не равен 0. Например так:
a = 14 b = None if a == 0: print('делитель равен нулю!') else: b = 345/a print('Операция выполнена, результат = ' + str(b)) Операция выполнена, результат = 24.642857142857142 Деление без остатка и оператор // на Python
Оператор // в Python 3 используется для выполнения деления без остатка.
Это означает, что a // b сначала делит a на b и получает целое частное, отбрасывая остаток. Это означает, что результат a//b всегда целое число.
Примеры
Вот несколько примеров, иллюстрирующих то же самое:
>>> 2 // 3 0 >>> 1.3 // 2 0.0 >>> 1.3 // 1.0 1.0 >>> 3.4 // 1.1 3.0 >>> 3.4 // 1.2 2.0 >>> -1//2 -1 >>> -6 // 2 -3 >>> -6 // -3 2
Это показывает, как оператор // выполняет деление на основе пола, учитывая только целую часть деления, даже для чисел с плавающей запятой.
Выполнение этой операции для неподдерживаемых типов (например, списков и строк) приведет к TypeError , как и для любого другого арифметического оператора.
Перегрузка оператора //
// по умолчанию относится к оператору __floordiv__() , поэтому вы можете выполнить перегрузку оператора, переопределив этот метод ( operator.__floordiv__(a, b) )
Вот пример, который перегружает метод // для целочисленных списков одинаковой длины, выполняя индивидуальное деление на основе пола для каждой пары элементов.
Таким образом, два целочисленных списка [3, 4, 5] и [2, 2, 1] дадут [3//2, 4//2, 5//1] , который является просто списком [1, 2, 5] .
import operator class MyClass(): def __init__(self, a): self.a = a def __floordiv__(self, b): if isinstance(self.a, list) and isinstance(b.a, list) and len(self.a) == len(b.a): result = [] # Overload // operator for Integer lists for i, j in zip(self.a, b.a): result.append(i // j) return result else: # Perform Default // operation otherwise return operator.__floordiv__(self.a, b.a) m = MyClass([3, 4, 5]) n = MyClass([2, 2, 1]) print(m // n)
Вывод
В этой статье мы узнали об операторе деления без остатка // . Мы также узнали о выполнении перегрузки оператора для этого, реализовав operator.__floordiv__(a, b) .