Использование целочисленных чисел и чисел с плавающей запятой в C#
В этом руководстве описаны числовые типы в C#. Вы напишете небольшие фрагменты кода, затем скомпилируете и выполните этот код. Руководство содержит ряд уроков, в которых рассматриваются числа и математические операции в C#. В рамках этих занятий вы ознакомитесь с основами языка C#.
Чтобы вставить фрагмент кода в режим фокусировки , используйте сочетание клавиш ( CTRL + v или cmd + v ).
Предварительные требования
Для работы с руководством вам потребуется компьютер, настроенный для разработки в локальной среде. Инструкции по установке и общие сведения о разработке приложений в .NET см. в статье Настройка локальной среды .
Если вы не хотите настраивать локальную среду, ознакомьтесь с интерактивной версией этого руководства в браузере.
Вычисления с целыми числами
Создайте каталог с именем numbers-quickstart. Сделайте его текущим и выполните следующую команду:
dotnet new console -n NumbersInCSharp -o . В шаблонах C# для .NET 6 используются операторы верхнего уровня. Приложение может не соответствовать коду, приведенному в этой статье, если вы уже выполнили обновление до .NET 6. Дополнительные сведения см. в статье Новые шаблоны C# для создания инструкций верхнего уровня.
Пакет SDK для .NET 6 также добавляет набор неявных global using директив для проектов, использующих следующие пакеты SDK:
Эти неявные директивы global using включают наиболее распространенные пространства имен для соответствующего типа проектов.
Откройте файл Program.cs в любом редакторе и замените содержимое файла следующим кодом:
int a = 18; int b = 6; int c = a + b; Console.WriteLine(c); Чтобы выполнить этот код, введите dotnet run в окно командной строки.
Вы увидели одну из основных математических операций с целыми числами. Тип int представляет целое положительное или отрицательное число или ноль. Для сложения используйте символ + . Другие стандартные математические операции с целыми числами включают:
Начните с ознакомления с различными операциями. Добавьте следующие строки после строки, с помощью которой записывается значение c :
// subtraction c = a - b; Console.WriteLine(c); // multiplication c = a * b; Console.WriteLine(c); // division c = a / b; Console.WriteLine(c); Чтобы выполнить этот код, введите dotnet run в окно командной строки.
Можно также поэкспериментировать, написав несколько математических операций в одной строке. Например, выполните c = a + b — 12 * 17; . Допускается сочетание переменных и постоянных чисел.
Вероятнее всего, при изучении C# (как и любого другого языка программирования) вы будете допускать ошибки в коде. Компилятор найдет эти ошибки и сообщит вам о них. Если результат содержит сообщения об ошибках, внимательно просмотрите пример кода и код в окне, чтобы понять, что нужно исправить. Это упражнение поможет вам изучить структуру кода C#.
Вы завершили первый этап. Прежде чем перейти к следующему разделу, переместим текущий код в отдельный метод. Метод — это последовательность инструкций, сгруппированных под одним именем. Чтобы вызвать метод, нужно указать имя метода и () после него. Упорядочение кода в методы упростит работу с новым примером. В результате ваш код должен выглядеть примерно следующим образом:
WorkWithIntegers(); void WorkWithIntegers() < int a = 18; int b = 6; int c = a + b; Console.WriteLine(c); // subtraction c = a - b; Console.WriteLine(c); // multiplication c = a * b; Console.WriteLine(c); // division c = a / b; Console.WriteLine(c); >Строка WorkWithIntegers(); вызывает метод. Код после этой строки объявляет метод и определяет его.
Изучение порядка операций
Закомментируйте вызов WorkingWithIntegers() . Это поможет упорядочить выходные данные в этом разделе.
// запускает комментарий в C#. Комментарии — это любой текст, который должен быть сохранен в исходном коде, но не должен выполняться как код. Компилятор не создает исполняемый код из комментариев. Так как WorkWithIntegers() является методом, необходимо закомментировать только одну строку.
Язык C# определяет приоритет математических операций в соответствии с правилами математики. Умножение и деление имеют приоритет над сложением и вычитанием. Убедитесь в этом, добавив следующий код после вызова WorkWithIntegers() и выполнив dotnet run :
int a = 5; int b = 4; int c = 2; int d = a + b * c; Console.WriteLine(d); В выходных данных видно, что умножение выполняется раньше сложения.
Можно применить другую последовательность операций. Для этого операции, которые должны выполняться первыми, нужно заключить в скобки. Добавьте приведенные ниже строки и выполните код еще раз.
d = (a + b) * c; Console.WriteLine(d); Поэкспериментируйте, объединяя различные операции. Добавьте строки, как показано ниже. Выполните dotnet run еще раз.
d = (a + b) - 6 * c + (12 * 4) / 3 + 12; Console.WriteLine(d); Возможно, вы заметили интересное поведение целых чисел. Деление целых чисел всегда дает результат в виде целого числа, даже если ожидаемый результат содержит десятичную или дробную часть.
Если вы еще не видели пример такого поведения, выполните следующий код:
int e = 7; int f = 4; int g = 3; int h = (e + f) / g; Console.WriteLine(h); Выполните dotnet run еще раз, чтобы просмотреть результаты.
Прежде чем продолжить, давайте поместив весь код, который вы написали в этом разделе, в новый метод. Вызовите этот новый метод OrderPrecedence . Код должен выглядеть следующим образом:
// WorkWithIntegers(); OrderPrecedence(); void WorkWithIntegers() < int a = 18; int b = 6; int c = a + b; Console.WriteLine(c); // subtraction c = a - b; Console.WriteLine(c); // multiplication c = a * b; Console.WriteLine(c); // division c = a / b; Console.WriteLine(c); >void OrderPrecedence() < int a = 5; int b = 4; int c = 2; int d = a + b * c; Console.WriteLine(d); d = (a + b) * c; Console.WriteLine(d); d = (a + b) - 6 * c + (12 * 4) / 3 + 12; Console.WriteLine(d); int e = 7; int f = 4; int g = 3; int h = (e + f) / g; Console.WriteLine(h); >Изучение точности и ограничений для целых чисел
В последнем примере вы увидели, что при делении целых чисел результат усекается. Вы можете получить остаток с помощью оператора остатка от деления, который обозначается символом % . Попробуйте выполнить следующий код после вызова метода OrderPrecedence() :
int a = 7; int b = 4; int c = 3; int d = (a + b) / c; int e = (a + b) % c; Console.WriteLine($"quotient: "); Console.WriteLine($"remainder: "); Тип целых чисел C# характеризуется еще одним отличием от математических целых: тип int имеет минимальные и максимальные ограничения. Чтобы просмотреть эти ограничения, добавьте такой код:
int max = int.MaxValue; int min = int.MinValue; Console.WriteLine($"The range of integers is to "); Если при вычислении выводится значение вне этих пределов, возникает условие потери значимости или переполнения. Ответ должен находиться в диапазоне от минимального до максимального значения. Добавьте следующие две строки, чтобы увидеть пример:
int what = max + 3; Console.WriteLine($"An example of overflow: "); Обратите внимание, что ответ очень близок к минимальному целому числу (отрицательное значение). Он совпадает со значением min + 2 . Оператор сложения вызвал переполнение допустимых значений для целых чисел. Ответ является очень большим отрицательным числом, так как переполнение покрывает диапазон от наибольшего целого числа до наименьшего.
Существуют другие числовые типы с различными ограничениями и точностью, которые можно использовать, если тип int не соответствует вашим требованиям. Далее рассмотрим другие типы. Прежде чем перейти к следующему разделу, переместите код, написанный согласно инструкциям из этого раздела, в отдельный метод. Присвойте обработчику события имя TestLimits .
Работа с типом double
Числовой тип double представляет число с плавающей запятой двойной точности. Эти термины могут быть новыми для вас. Число с плавающей запятой можно использовать для представления нецелых чисел, которые могут быть очень большими или малыми. Число двойной точности — это относительный термин, описывающий количество двоичных разрядов, используемых для хранения значения. Числа двойной точности имеют в два раза больше двоичных символов по сравнению с числами одиночной точности. На современных компьютерах числа двойной точности используются чаще, чем одиночной. Числа одиночной точности объявляются с помощью ключевого слова float . Рассмотрим их. Добавьте следующий код и просмотрите результат:
double a = 5; double b = 4; double c = 2; double d = (a + b) / c; Console.WriteLine(d); Обратите внимание, что ответ включает десятичную долю частного. Попробуйте более сложное выражение с типом double:
double e = 19; double f = 23; double g = 8; double h = (e + f) / g; Console.WriteLine(h); Диапазон значений типа double гораздо больше, чем диапазон значений целых чисел. Добавьте следующий фрагмент после написанного кода:
double max = double.MaxValue; double min = double.MinValue; Console.WriteLine($"The range of double is to "); Значения выводятся в экспоненциальном представлении. Число слева от символа E является значащим. Число справа — это показатель степени, который равен 10. Так же, как десятичные числа в математике, значения double в C# могут содержать ошибки округления. Выполните этот код:
double third = 1.0 / 3.0; Console.WriteLine(third); Вы знаете, что 0.3 повторяющееся конечное число раз не совпадает с 1/3 .
Выполните другие вычисления с большими числами, малыми числами, умножением и делением с помощью типа double . Попробуйте выполнить более сложные вычисления. После того как вы решите сложную задачу, поместите написанный код в новый метод. Присвойте этому методу имя WorkWithDoubles .
Работа с десятичными типами
Вы уже ознакомились с базовыми числовыми типами в C# — целыми числами и числами типа double. Осталось изучить еще один тип: decimal . Тип decimal имеет меньший диапазон, но большую точность, чем double . Например:
decimal min = decimal.MinValue; decimal max = decimal.MaxValue; Console.WriteLine($"The range of the decimal type is to "); Обратите внимание, что диапазон меньше, чем для типа double . Вы можете убедиться в повышении точности при использовании типа decimal, выполнив следующий код:
double a = 1.0; double b = 3.0; Console.WriteLine(a / b); decimal c = 1.0M; decimal d = 3.0M; Console.WriteLine(c / d); Суффикс M возле чисел указывает, что для константы должен использоваться тип decimal . В противном случае компилятор предполагает тип double .
Буква M была выбрана потому, что визуально показывает различия между ключевыми словами double и decimal .
Обратите внимание, что при вычислении с использованием типа decimal справа от запятой содержится больше цифр.
Теперь, когда вы ознакомились с разными числовыми типами, напишите код, который позволяет вычислить площадь круга с радиусом 2,50 см. Помните, что площадь круга равна квадрату радиуса, умноженному на число пи. Подсказка: в .NET есть константа пи Math.PI, которую можно использовать. Math.PI, как и все константы, объявленные в пространстве имен System.Math , — это значение double . По этой причине вместо значений decimal для этой задачи следует использовать double .
Вы должны получить ответ от 19 до 20. Ответ можно просмотреть в готовом примере кода на GitHub.
При желании поэкспериментируйте с другими формулами.
Вы выполнили все задачи краткого руководства по числам в C#. Теперь вы можете выполнить руководство по ветвям и циклам в своей среде разработки.
Дополнительные сведения о числах в C# см. в следующих статьях: