Python Basic Series [Part2]: 파이썬 숫자 자료형

Table of Contents

1. 숫자 자료형의 종류
2. 파이썬의 특별한 점
3. 2진법, 8진법, 16진법
4. 부동 소수점 연산 오류
5. 숫자 자료형 관련 메소드

1. 숫자 자료형의 종류

파이썬에는 세 가지 다른 숫자 형이 있습니다: 정수 (integers), 실수 (floating point numbers), 복소수 (complex numbers)
또한 최댓값, 최솟값이 없고 자동으로 메모리를 할당해줍니다. 그래서 사용하기에는 간편하지만 다른 언어에 비해서는 조금 비효율적이라고 할 수 있겠습니다. (C++과 비교해 약 10배 정도 느리다고 합니다)

2. 파이썬의 특별한 점

느린 실행 속도를 보완하고자 파이썬에서는 1~256의 값을 메모리에 static하게 저장합니다. 따라서 1~256 사이의 값을 어떤 변수에 할당할 경우, 새로운 메모리를 할당하지 않고 기존에 저장된 값의 주소를 변수가 가리키도록 합니다.

a = 1
b = 1
c = 4
a == b # true (값을 비교한다)
a is b # true (주소를 비교한다)
b = b + 3
b == c # true (값을 비교한다)
b is c # true (주소를 비교한다)
-------------------------------
a = 260
b = 260
a == b # ture
a is b # false (값이 같더라도 256이 넘는 숫자에 대해서는 새로운 메모리가 할당된다)
------------------------------
id(a) = 2592314943888
id(b) = 2592314943824

파이썬2에서는 int의 크기는 CPU에 따라 32비트나 64비트로 제한되었습니다. long은 64비트까지 허용하는 정수형 데이터 타입이었습니다. 그러나 파이썬 3에서는 long이 사라지고, int가 arbitrary precision을 지원하여 오버플로우가 생기지 않습니다.
🔔 arbitrary-precision은 사용할 수 있는 메모리양이 정해져 있는 기존의 fixed-precision과 달리, 현재 남아있는 만큼의 가용 메모리를 모두 수 표현에 끌어다 쓸 수 있는 형태를 이야기하는 것 같다. 예를 들어 특정 값을 나타내는데 4바이트가 부족하다면 5바이트, 더 부족하면 6바이트까지 사용할 수 있게 유동적으로 운용한다는 것이다.

3. 2진법, 8진법, 16진법

bin(), oct(), hex() 함수를 이용하면 정수형 자료를 2진법, 8진법, 16진법으로 표현된 문자열을 리턴해 줍니다.

>>> bin(15)
'0b1111'

>>> oct(23)
'0o27'

>>> hex(13)
'0xd'

앞의 표기법을 제외한 값만을 얻고 싶을 때는 문자열 슬라이싱을 이용하면 됩니다.

>>> bin(15)[2:]
1111
>>> oct(23)[2:]
27

반대로 2, 8, 16진법으로 표기된 숫자를 10진법으로 바꾸고 싶을 때는 다음과 같은 방법을 이용할 수 있습니다.

>>> int(bin(15), 2)
15
>>> int(oct(23), 8)
23

2, 8, 16진법으로 표기된 숫자를 사칙연산 하는 방법으로는 10진법으로 변환하여 사칙연산을 한 뒤 다시 해당하는 진법으로 변환합니다.

bin(int(bin(15), 2) + int(oct(23), 8)) # 0b1111 + 0o27 을 계산하여 bin() 으로 감싸 결과를 2진법으로 변환한다

4. 부동 소수점 연산 오류

1부터 10까지 정수는 10개지만 실수는 무한히 많습니다.
컴퓨터에서는 숫자를 비트로 표현하는데 실수는 유한개의 비트로 정확하게 표현할 수가 없습니다.
따라서 실수는 유한개의 비트를 사용하여 근삿값으로 표현합니다.
파이썬에서 0.1 + 0.2의 값은 0.3이 나올 것 같지만 실제로는 0.30000000000000004가 나옵니다.
두 실수가 같은지 판단할 때는 ==을 사용하면 안 됩니다.

>>> 0.1 + 0.2 == 0.3
False

Python 3.5 이상부터 math.isclose() 함수를 사용하여 두 실수가 같은지 확인할 수 있습니다.

>>>import math
>>>math.isclose(0.1 + 0.2, 0.3)
True

5. 숫자 자료형 관련 메소드

dir() 내장 함수를 이용하면 해당 객체가 갖고 있는 변수와 메소드를 보여줍니다.
(익숙하지 않은 객체를 사용해야할 경우 먼저 dir() 내장 함수를 통해 변수와, 메소드를 살펴볼 수 있어 굉장히 유용합니다.)

>>> dir(a)

['__abs__', '__add__', '__and__', '__bool__', '__ceil__', '__class__', '__delattr__', '__dir__', '__divmod__', '__doc__',  '__eq__', '__float__',  
 '__floor__', '__floordiv__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getnewargs__', '__gt__', '__hash__', '__index__', '__init__',  
 '__init_subclass__', '__int__', '__invert__', '__le__', '__lshift__', '__lt__', '__mod__', '__mul__', '__ne__', '__neg__', '__new__', '__or__',  
 '__pos__',  '__pow__', '__radd__', '__rand__', '__rdivmod__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__rfloordiv__', '__rlshift__', '__rmod__',  
 '__rmul__', '__ror__', '__round__', '__rpow__', '__rrshift__', '__rshift__', '__rsub__', '__rtruediv__', '__rxor__', '__setattr__', '__sizeof__',  
 '__str__', '__sub__', '__subclasshook__', '__truediv__', '__trunc__', '__xor__', 'bit_length', 'conjugate', 'denominator', 'from_bytes', 'imag',  
 'numerator', 'real', 'to_bytes']