Max Int W Pythonie: Zrozumienie maksymalnych limitów liczb całkowitych

Podczas pracy z liczbami całkowitymi w Pythonie powinieneś znać maksymalną wartość, jaką może obsłużyć Twój kod. Będzie to zależeć od tego, czy używasz Pythona 2, czy Pythona 3.

Python 2 ma stałą Max Int ( sys.maxint ), która definiuje maksymalną wartość całkowitą. Python 3 usunął maksymalny limit liczb całkowitych i jest ograniczony tylko przez zasoby systemowe, na których działa kod.

W tym artykule wyjaśniono tę koncepcję w starszych i nowszych wersjach Pythona . Dowiesz się, jak uzyskiwać dostęp i korzystać z ograniczeń w Pythonie 2 i 3 za pomocą przykładowego kodu. Dowiesz się również, jak uniknąć błędów i przeciążenia pamięci dużymi liczbami.

Zacznijmy!

Spis treści

• Szybkie wyjaśnienie liczb całkowitych w Pythonie
• Python 2 kontra Python 3
  • Liczby całkowite w Pythonie 2
  • Liczby całkowite w Pythonie 3
• Python's Max Int: co to jest i dlaczego ma znaczenie
• Jak używać Sys.MaxInt w Pythonie 2
• Jak używać Sys.MaxSize w Pythonie 3
• Jak znaleźć maksymalną liczbę całkowitą w strukturze danych
• 3 wskazówki dotyczące unikania problemów z maksymalnymi liczbami całkowitymi
  • Wskazówka 1: Wybierz odpowiednie typy danych
  • Porada 2: Korzystaj ze skutecznych praktyk programowania
  • Wskazówka 3: Śledź użycie pamięci
• Końcowe przemyślenia

Szybkie wyjaśnienie liczb całkowitych w Pythonie

Matematyczne liczby całkowite to liczby całkowite, które mogą być dodatnie, ujemne lub zerowe. Mają nieograniczoną precyzję, co oznacza, że ​​mogą rosnąć tak duże, jak może obsłużyć pamięć systemowa.

Te trzy liczby są liczbami całkowitymi:

• 99

• -923 230 101 493

• 0

Natomiast liczby zmiennoprzecinkowe reprezentują liczby rzeczywiste i są zapisywane z przecinkiem dziesiętnym. Liczba zmiennoprzecinkowa może być również wyrażona w notacji naukowej. Oto przykłady pływaków:

• 3.14

• -0,5

• 1.23e-4

Python 2 kontra Python 3

Jedną z głównych zmian z Pythona 2 do Pythona 3 była obsługa liczb całkowitych. Większość programistów będzie teraz pracować z Pythonem 3, ale możesz napotkać starszy kod, który działa z dużymi liczbami całkowitymi. Przydatne jest zrozumienie różnic między tymi dwiema wersjami.

Liczby całkowite w Pythonie 2

Python 2 ma dwa typy liczbowe, które mogą reprezentować liczby całkowite: int i long . Typ int jest ograniczony maksymalnymi i minimalnymi wartościami, które może przechowywać. Maksimum jest dostępne ze stałą sys.maxint .

Długi typ może przechowywać większe liczby niż maksymalny rozmiar całkowity. Jeśli operacja na zwykłych wartościach int generuje wartość powyżej sys.maxint , interpreter automatycznie konwertuje typ danych na long.

Liczby całkowite w Pythonie 3

Python 3 nie ma tego ograniczenia rozmiaru. Stała maxint została usunięta z modułu sys w Pythonie 3 po połączeniu typów danych int i long .

Zwykły typ int w Pythonie 3 jest nieograniczony, co oznacza, że ​​może przechowywać dowolną wartość całkowitą bez potrzeby stosowania oddzielnego typu long integer.

Ułatwia to programistom radzenie sobie z liczbami całkowitymi bez martwienia się o maksymalną możliwą wartość lub przełączanie między int i long.

Python's Max Int: co to jest i dlaczego ma znaczenie

Maksymalna int Pythona odnosi się do maksymalnej wartości całkowitej, jaką może obsłużyć interpreter Pythona.

Niektóre języki, takie jak C lub Java, mają ustalony maksymalny rozmiar liczb całkowitych w oparciu o pamięć 32-bitową lub 64-bitową. Python różni się tym, że dynamicznie dostosowuje liczbę bitów na podstawie wartości, która ma być przechowywana.

Liczby całkowite Pythona mogą rosnąć tak długo, jak długo twój komputer ma pamięć do ich obsługi. Nazywa się to „dowolną precyzją”.

Nie oznacza to, że Python może obsługiwać nieskończone liczby! Zawsze istnieje praktyczne ograniczenie, ponieważ pamięć systemu jest skończona.

Jednak ta granica jest na ogół tak duża, że ​​w większości praktycznych zastosowań równie dobrze mogłaby być nieskończona.

Jak używać Sys.MaxInt w Pythonie 2

W Pythonie 2 możesz spojrzeć na maksymalną wartość całkowitą zdefiniowaną przez stałą sys.maxint w następujący sposób:

import sys

print("The maximum integer value is: ", sys.maxint)

Stała jest często używana do określenia górnej granicy dla pętli. Ten przykładowy kod gwarantuje, że indeks pętli nie przekroczy maksymalnego rozmiaru liczby całkowitej.

import sys

for i in range(sys.maxint):
     # do some stuff

Możesz również sprawdzić dane wprowadzone przez użytkownika, aby upewnić się, że liczba nie przekracza wartości maksymalnej.

Jak używać Sys.MaxSize w Pythonie 3

Możesz użyć sys.maxsize w Pythonie 3 jako zamiennik sys.maxint w Pythonie 2.

Ważne jest, aby zrozumieć, że nie reprezentuje to maksymalnej wartości całkowitej, jaką może obsłużyć Python 3. Właściwość maxsize reprezentuje maksymalną wartość liczby całkowitej, której można użyć jako indeksu dla wbudowanych struktur danych Pythona, takich jak listy i ciągi znaków.

Ta wartość zależy od dostępnej pamięci, więc może się zmieniać w różnych systemach lub konfiguracjach.

Dokładna wartość sys.maxsize to zwykle 2**31 – 1 na platformie 32-bitowej i 2**63 – 1 na platformie 64-bitowej. Są to maksymalne wartości, których można użyć dla liczb całkowitych o stałym rozmiarze na tych platformach.

Oto przykład funkcji, która używa sys.maxsize , aby uniknąć tworzenia listy tak dużej, że zakończy się niepowodzeniem z powodu braku pamięci:

import sys

def create_list(input_number):
     if input_number > sys.maxsize:
          print("the requested size is too large.")
          return

     large_list = [0] * input_number

Pamiętaj, aby zaimportować moduł sys przed użyciem sys.maxsize . To nie jest wbudowane słowo kluczowe, ale część modułu sys .

Jak znaleźć maksymalną liczbę całkowitą w strukturze danych

W Pythonie 2 i 3 możesz użyć funkcji max() , aby znaleźć najwyższą wartość w iterowalnej strukturze danych, takiej jak lista, krotka lub zestaw .

Oto przykład znalezienia największej liczby całkowitej na liście:

numbers = [1, 9999, 35, 820, -5]

max_value = max(numbers)

print(max_value)

Ten przykładowy kod spowoduje wydrukowanie liczby 9999.

Odpowiednikiem jest funkcja min(), która zwraca wartość minimalną.

Znalezienie największych wartości w zakresie jest ważne podczas przeprowadzania obliczeń, takich jak regresja liniowa. Jeśli bardzo duże wartości przekraczają limity liczb całkowitych, mogą wystąpić niedokładności lub błędy w obliczeniach.

3 wskazówki dotyczące unikania problemów z maksymalnymi liczbami całkowitymi

Elastyczność Pythona ma kilka wad.

Operacje obejmujące duże liczby całkowite mogą być wolniejsze ze względu na obciążenie związane z zarządzaniem dowolną precyzją.

Duże liczby całkowite mogą również znacznie zwiększyć zużycie pamięci przez program, potencjalnie prowadząc do błędów pamięci.

Oto trzy wskazówki, jak uniknąć problemów:

Wskazówka 1: Wybierz odpowiednie typy danych

Istnieje wiele scenariuszy, w których dokładny rozmiar wartości całkowitych nie jest kluczowy. W takim przypadku rozważ użycie mniejszego typu danych o stałym rozmiarze.

Pozwala to uniknąć niepotrzebnego zużywania pamięci i spowalniania aplikacji.

Porada 2: Korzystaj ze skutecznych praktyk programowania

Należy pamiętać o operacjach obsługujących duże liczby całkowite i o tym pamiętać przy projektowaniu algorytmów.

Może to wymagać podzielenia obliczeń na mniejsze części lub zastosowania przybliżeń, w których dokładna precyzja dużej liczby nie jest konieczna.

Wskazówka 3: Śledź użycie pamięci

Śledź wykorzystanie pamięci przez program w Pythonie i optymalizuj kod, aby zmniejszyć zużycie pamięci.

Może to obejmować usuwanie dużych zmiennych, gdy nie są już potrzebne, lub używanie narzędzi lub bibliotek zaprojektowanych do wydajnej obsługi dużych zbiorów danych.

Końcowe przemyślenia

Zrozumienie maksymalnej wartości całkowitej, jaką może obsłużyć kod Pythona, jest niezbędne do pisania solidnych i wydajnych programów. W tym artykule omówiono koncepcję zarówno w Pythonie 2, jak i Pythonie 3.

Nauczyłeś się, jak uzyskiwać dostęp do tych maksymalnych wartości całkowitych i wykorzystywać je w obu wersjach Pythona. Niezależnie od tego, czy pracujesz z Pythonem 2 czy 3, pamiętaj o naszych wskazówkach dotyczących optymalizacji kodu, aby uniknąć przeciążenia pamięci.

Uzbrojony w tę wiedzę, jesteś dobrze przygotowany do wykorzystania pełnej mocy możliwości Pythona w zakresie obsługi liczb całkowitych!