فهم الأعداد في بايثون

تتميز بايثون بقدراتها العالية في الحسابات العددية، حيث توفر مجموعة متنوعة من الأدوات وأنواع البيانات للتعامل مع الأعداد بكفاءة. يستعرض هذا البرنامج التعليمي المفاهيم الأساسية للأعداد في بايثون، مع التركيز على أنواع البيانات، وتحويل الأنواع، والعمل مع الأعداد الكسرية، مما يمهد الطريق للبرمجة العددية الأكثر تقدماً.

أنواع بيانات الأعداد في بايثون

تدعم بايثون بشكل أساسي ثلاثة أنواع بيانات عددية:

• int (عدد صحيح): يمثل الأعداد الصحيحة (مثل: 10، -5، 0). يمكن أن تكون الأعداد الصحيحة في بايثون كبيرة بشكل تعسفي.
• float (عدد عشري): يمثل الأعداد التي تحتوي على أجزاء كسرية (مثل: 3.14، -2.5، 1e6). يتم تخزينها بتنسيق مشابه للترميز العلمي.
• complex (عدد مركب): يمثل الأعداد المركبة التي تحتوي على أجزاء حقيقية وخيالية (مثل: 2 + 3j). التنسيق هو a + bj، حيث ‘a’ هو الجزء الحقيقي و ‘b’ هو الجزء الخيالي.

مثال:

integer_var = 10
float_var = 3.14
complex_var = 2 + 3j

print(type(integer_var))  # الإخراج: <class 'int'>
print(type(float_var))    # الإخراج: <class 'float'>
print(type(complex_var))  # الإخراج: <class 'complex'>

تحويل أنواع الأعداد في بايثون

توفر بايثون دوال مدمجة للتحويل السلس بين أنواع الأعداد:

• int(): يحول إلى عدد صحيح. بالنسبة للأعداد العشرية، يتم اقتطاع الجزء الكسري (لا يتم تقريبه).
• float(): يحول إلى عدد عشري.
• complex(): يحول إلى عدد مركب. يمكنك تحديد الأجزاء الحقيقية والخيالية (مثل: complex(5, 2) ينتج (5+2j)).

مثال:

x = 10.5
y = int(x)  # y تصبح 10
z = float(10) # z تصبح 10.0
w = complex(5, 2) # w تصبح (5+2j)

print(y, type(y))  # الإخراج: 10 <class 'int'>
print(z, type(z))  # الإخراج: 10.0 <class 'float'>
print(w, type(w))  # الإخراج: (5+2j) <class 'complex'>

محاولة تحويل سلسلة غير عددية (مثل: int("hello")) ستؤدي إلى ظهور خطأ ValueError.

العمل مع الأعداد الكسرية (الأعداد العائمة)

يتم التعامل مع الأعداد الكسرية باستخدام نوع البيانات float. تلتزم الأعداد العائمة في بايثون بمعيار IEEE 754، مما يعني وجود قيود على الدقة المتأصلة. هذا يمكن أن يتسبب في عدم دقة طفيفة في الحسابات، خاصةً مع الأعداد الكبيرة جدًا أو الصغيرة جدًا.

مثال:

pi = 3.14159
radius = 5.0
area = pi * radius * radius
print(f"مساحة الدائرة هي: {area}")

الدقة والقيود

إن فهم دقة الأعداد العائمة أمر حيوي. على الرغم من كفايتها بشكل عام، بالنسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى دقة مطلقة (مثل الحسابات المالية)، ضع في اعتبارك استخدام وحدة decimal، التي توفر حسابًا عشريًا بدقة تعسفية.

استكشاف أعمق: مكتبات عددية

للحسابات العددية المتقدمة، توفر بايثون مكتبات قوية مثل NumPy و SciPy. توفر هذه المكتبات دوال وهياكل بيانات مُحسّنة للتعامل مع مجموعات البيانات الكبيرة وإجراء العمليات الرياضية المعقدة بكفاءة.