如何在Python中执行地板除法

作者姚伟斌

在这个教程中，您将学习如何在Python中执行地板除法。您将使用Python的//运算符，Python的math模块中的floor函数等进行演示。

我们将首先概述Python中的算术运算符，并学习地板除法运算符//的工作原理。然后，我们将学习如何使用其他等效方法，包括来自math和operator模块的函数来执行地板除法。

让我们开始吧…

Python中的算术运算符

在Python中，您可以使用算术运算符对int和float数据类型的数字进行简单的算术运算。这些运算符操作数（即数字）并返回操作的结果。

下表总结了Python中的算术运算符及其工作原理：

运算符 语法 结果
加法（+） num1+num2 返回num1和num2的和
减法（-） num1-num2 返回num1和num2的差
乘法（*） num1*num2 返回num1和num2的乘积
指数运算（**） num1**num2 返回num1的num2次幂，即num1num2
除法（/） num1/num2 返回num1除以num2的结果，包括小数部分
地板除法（//） num1//num2 返回num1除以num2的商
取模（%） num1 % num2 返回num1除以num2的余数

让我们看一些使用这些算术运算符的例子。您可以在Python REPL或Geekflare’s online Python editor中尝试这些例子。

>>> num1 = 18
>>> num2 = 5

>>> num1 + num2
23

>>> num1 - num2
13

>>> num1 * num2
90

>>> num1 ** num2
1889568

在这个例子中，num1是18，num2是5。除法运算num1/num2返回结果，包括小数部分。

数字5可以被18整除三次，余数为3。因此，地板除法运算num1//num2给出商3，而取模运算符在这种情况下也给出余数3。

>>> num1/num2
3.6

>>> num1//num2
3

>>> num1 % num2
3

这应该让您了解到除法、地板除法和取模运算符的工作原理。接下来，我们将详细介绍地板除法运算符。

⚠️ 在Python 2中，除法运算（/）将结果截断为最接近的整数，类似于Python 3中的地板除法运算。本教程讨论的是Python 3.x中地板除法运算的工作原理。

使用//运算符进行地板除法

考虑一个带有被除数和除数的除法运算。在num1/num2中，num1是被除数，num2是除数。要执行num1和num2的地板除法，请使用num1//num2。

地板除法运算符（//）返回除法运算的商——根据操作数的数据类型，可以是整数或浮点数。

地板除法运算符不能确保结果始终为整数。如果被除数（num1）或除数（num2）中的任意一个是浮点数，则num1//num2的结果是一个浮点数。以下是一些示例。

>>> 18.0//5
3.0
>>> 10.0//4
2.0
>>> 15//4.0
3.0

如果需要结果为整数，则需要使用int()函数将其显式转换为整数：

>>> int(18.0//5)
3
>>> int(10.0//4)
2
>>> int(15//4.0)
3

底层发生了什么？

当使用地板除法运算符//时，会调用__floordiv__()（也称为dunder方法）。因此，您还可以在任何整数或浮点数上使用__floordiv__()方法，如下所示：

num1 = 18
num2 = 5
num1.__floordiv__(num2)
# 输出：3

使用operator.floordiv()进行地板除法

💡在Python中执行地板除法，还可以使用operator模块中的floordiv()函数。

Python的operator模块包含可以执行所有算术操作的高效函数的定义。因此，要执行地板除法，您还可以使用operator模块的floordiv()函数，而不是//运算符。

使用operator模块的floordiv()函数与使用地板除法运算符等效。

>>> import operator
>>> operator.floordiv(18,5)
# 输出：3
>>> operator.floordiv(12,5.0)
# 输出：2.0

使用math.floor()进行地板除法

floor()函数的工作原理是什么？

在数学中，floor()函数将任何实数x作为输入，并返回一个整数（结果）。这个结果是小于或等于实数x的最大整数。

为了更好地理解这一点，让我们举几个例子，并在数轴上可视化这些数字。

示例1：考虑数字2.3。小于或等于2.3的最大整数是2；因此floor(2.3)将返回2。

示例2：当处理负数时，可以应用相同的定义。考虑数字-1.7。小于或等于-1.7的最大整数是-2；因此floor(-1.7)将返回-2。

让我们使用math模块的floor()函数验证上述结果。

>>> from math import floor
>>> floor(2.3)
2
>>> floor(-1.7)
-2

要执行地板除法，可以使用num1/num2作为参数调用floor()函数。由于它将结果截断或向下舍入到最近的整数，它等效于地板除法操作。

可以显式从math模块导入floor()函数，如下所示：

from math import floor
num1 = 18
num2 = 5
floor(num1/num2)
# 输出：3

或者，您也可以仅导入math模块，然后使用math.floor()访问floor()函数。

import math
num1 = 18
num2 = 5
math.floor(num1/num2)
# 输出：3

与operator模块的floordiv()函数和地板除法运算符//不同，使用math.floor(num1/num2)可以确保结果是一个整数。这种方法使代码可读，消除了类型转换步骤。

import math
num1 = 18.0
num2 = 5
math.floor(num1/num2)
# 输出：3

Python中的地板除法示例

让我们通过一个实际例子总结我们的讨论：Binary search。✅

📑 二分查找是一种高效的搜索算法，它允许您在已排序的数组中以O(log n)的时间复杂度搜索目标元素，其中n是数组的大小。

该算法通过在每一步将搜索区间分成两半来工作。这取决于区间的中点是否与目标匹配（如果找到匹配，搜索将结束！）或者中点是否小于或大于目标。由于数组的大小在每一步都减半，中点并不总是等于一个整数。

itemlist = [5,7,18,21,34,45]
item = 7

考虑以下二分查找算法的实现。函数binary_search()接受一个数字（item）和一个列表（itemlist），并在itemlist中搜索item的出现。

  • 如果找到item，函数返回item出现的索引。
  • 否则，返回None。
def binary_search(item, itemlist):
    # 获取列表的大小
    listsize = len(itemlist) - 1
    # 从列表的两端开始
    lowerIdx = 0
    upperIdx = listsize

    while lowerIdx  itemlist[midPt]:
            lowerIdx = midPt + 1
        else:
            upperIdx = midPt - 1

    if lowerIdx > upperIdx:
        return None

该实现在功能上是正确的，只是我们没有考虑随着搜索的进行，midPt不总是等于一个整数。

binary_search(item,itemlist)

如果我们调用该函数，将会遇到一个TypeError，指出列表索引必须是整数或切片，而不是浮点数。

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
 in 
----> 1 binary_search(item,itemlist)

 in binary_search(item, itemlist)
     12 
     13         # 如果找到了item，则返回索引
---> 14         if itemlist[midPt] == item:
     15             return midPt
     16         # 否则获取下一个中点

TypeError: list indices must be integers or slices, not float

我们修改函数定义以使用地板除法运算符：

def binary_search(item, itemlist):
    # 获取列表的大小
    listsize = len(itemlist) - 1
    # 从列表的两端开始
    lowerIdx = 0
    upperIdx = listsize

    while lowerIdx  itemlist[midPt]:
            lowerIdx = midPt + 1
        else:
            upperIdx = midPt - 1

    if lowerIdx > upperIdx:
        return None

该函数返回找到的item 7的索引，即索引为1。

binary_search(item,itemlist)
# 输出: 1

结论

我希望这个教程能帮助你了解如何在Python中执行地板除法。以下是你学到的不同方法的总结：

  • 在Python中，a operator b会执行由操作符定义的操作，a和b作为操作数，并返回操作的结果。
  • 你可以使用Python的地板除法操作符//；a//b返回除法运算a/b的商。
  • 另外，你可以使用Python的operator模块中定义的等效的floordiv()函数，语法如下：operator.floordiv(a,b)，来获得a//b的结果。
  • 上述所有方法都返回商，但数据类型可以是浮点数或整数，这取决于a和b的值。因此，你需要将返回值转换为整数。
  • Python的math模块中的floor()函数也可以用来执行地板除法：math.floor(a,b)等同于a//b，并返回一个整数。当你希望结果是一个整数时，考虑使用math模块中的floor函数。

接下来，学习如何使用defaultdict in Python工作。 👩🏽‍💻

姚伟斌

程序猿

我是姚伟斌，也被称为文景。我的专业领域涵盖了开放源代码的深度探索、网络编程和网络建站。我热衷于分享我的编程和建站实践经验，尤其擅长于Nginx和Proxy服务器的管理。此外，我还对Python和NodeJS这两种编程语言有着深刻的理解和独到的见解。

最近，我致力于爬虫技术的研究，探索如何通过高效的数据抓取为项目增添价值。我的目标是通过持续的学习和创新，为开放源代码社区贡献我的力量，并帮助那些对网络编程和网站建设感兴趣的人士。

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