如何在 C# 中使用整數和浮點數

發行項
05/22/2023

此教學課程會教導您有關 C# 中的數字型別。您將會撰寫少量程式碼，然後編譯並執行該程式碼。教學課程包含一系列探索 C# 中數字和數學運算的課程。這些課程會教導您 C# 語言的基本概念。

提示

若要在焦點模式中貼上程式碼片段，您應該使用鍵盤快速鍵 (Ctrl + v 或 cmd + v)。

必要條件

此教學課程預期您已設定機器以進行本機開發。如需安裝指示和 .NET 中應用程式開發的概觀，請參閱設定本機環境。

如果您不想設定本機環境，請參閱本教學課程的互動式瀏覽器版本。

探索整數運算

建立名為 numbers-quickstart 的目錄。將其設為目前的目錄，然後執行下列命令：

dotnet new console -n NumbersInCSharp -o .

重要

.NET 6 的 C# 範本會使用 最上層語句。如果您已經升級至 .NET 6，您的應用程式可能不符合本文中的程式碼。如需詳細資訊，請參閱新 C# 範本產生最上等級陳述式一文

.NET 6 SDK 也會為使用下列 SDK 的專案新增一組隱含global using 指示詞：

Microsoft.NET.Sdk
Microsoft.NET.Sdk.Web
Microsoft.NET.Sdk.Worker

這些隱含 global using 指示詞包含該專案型別最常見的命名空間。

如需詳細資訊，請參閱隱含 using 指示詞的文章

在您偏好使用的編輯器中開啟 Program.cs，並以下列程式碼取代檔案的內容：

int a = 18;
int b = 6;
int c = a + b;
Console.WriteLine(c);

在命令視窗中輸入 dotnet run 來執行此程式碼。

您看到的是一種基本的整數數學運算。 int 型別代表整數、零、正整數或負整數。您使用 + 符號來執行加法。整數常用的其他數學運算包括：

- 用於減法
* 用於乘法
/ 用於除法

讓我們開始探索這些不同的運算。將下列程式碼行新增至撰寫 c 值的程式碼行後方：

// subtraction
c = a - b;
Console.WriteLine(c);

// multiplication
c = a * b;
Console.WriteLine(c);

// division
c = a / b;
Console.WriteLine(c);

在命令視窗中輸入 dotnet run 來執行此程式碼。

如果您想要的話，也可以試著在同一行中寫入多個數學運算。嘗試使用 c = a + b - 12 * 17; 作為範例。允許混合變數和常數數字。

提示

在您探索 C# (或任何程式設計語言) 時，可能會在撰寫程式碼時犯錯。 編譯器會找出那些錯誤並回報給您。當輸出包含錯誤訊息時，請仔細查看範例程式碼及視窗中的程式碼，看看有哪些可以修正。該練習將有助於您了解 C# 程式碼的結構。

您已完成第一個步驟。在開始下一節之前，讓我們將目前的程式碼移到另一個個別的方法。方法是一系列分組在一起並指定名稱的陳述式。您可以寫入方法名稱後接著 () 以呼叫方法。將您的程式碼組織成方法，可讓您更輕鬆地開始使用新範例。完成時，您的程式碼看起來應該像這樣：

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);
}

此行 WorkWithIntegers(); 會叫用方法。下列程式碼會宣告方法並加以定義。

探索運算的順序

將針對 WorkingWithIntegers() 的呼叫註解化。這會在您處理本節的內容時，使輸出變得較為整齊：

//WorkWithIntegers();

// 會在 C# 中起始一段註解。註解是您想保留在原始程式碼中，但不想要作為程式碼執行的任何文字。編譯器不會從註解產生任何可執行的程式碼。因為 WorkWithIntegers() 是方法，所以您只需要將一行註解化。

針對不同數學運算的優先順序，C# 語言所定義的規則與您在數學所學的規則一致。乘法和除法的優先順序高於加法和減法。在呼叫 WorkWithIntegers() 後新增下列程式碼，並執行 dotnet run 來探索：

int a = 5;
int b = 4;
int c = 2;
int d = a + b * c;
Console.WriteLine(d);

輸出示範了程式會先執行乘法，然後再執行加法。

您可以在想要優先執行的一個或多個運算前後加上括號，以強制執行不同的運算順序。新增下列程式碼行並再次執行：

d = (a + b) * c;
Console.WriteLine(d);

結合許多不同的運算來深入探索。新增類似下列幾行的內容。再次嘗試執行 dotnet run。

d = (a + b) - 6 * c + (12 * 4) / 3 + 12;
Console.WriteLine(d);

您可能已注意到整數某個有趣的行為。整數的除法一律會產生整數結果，即使您認為結果應有小數或分數部分也一樣。

如果您還沒看過這種行為，請嘗試下列程式碼：

int e = 7;
int f = 4;
int g = 3;
int h = (e + f) / g;
Console.WriteLine(h);

再次輸入 dotnet run 來查看結果。

在繼續後續內容之前，讓我們將您在本節中所撰寫的所有程式碼置於新的方法中。將新方法命名為 OrderPrecedence。您的程式碼應該類似下列所示：

// 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);
}

探索整數的精確度與限制

上一個範例示範了整數除法運算會將結果截斷。您可以使用模數運算子 (% 字元) 來取得餘數。呼叫 OrderPrecedence() 方法後嘗試下列程式碼：

int a = 7;
int b = 4;
int c = 3;
int d = (a + b) / c;
int e = (a + b) % c;
Console.WriteLine($"quotient: {d}");
Console.WriteLine($"remainder: {e}");

C# 整數型別有一個地方與數學上的整數不同：int 型別有最小和最大限制。為了查看那些限制，請新增此程式碼：

int max = int.MaxValue;
int min = int.MinValue;
Console.WriteLine($"The range of integers is {min} to {max}");

如果計算產生的值超出這些限制，就會發生反向溢位或溢位的情況。答案看起來會是從其中一個限制回繞至另一個限制。為了查看範例，請新增下列兩行：

int what = max + 3;
Console.WriteLine($"An example of overflow: {what}");

請注意，答案非常接近最小 (負) 整數。這與 min + 2 相同。此加法運算已溢出整數允許的值。此答案是非常大的負數，這是因為溢位會從最大整數值「回繞」至最小整數值。

當 int 型別不符合您的需求時，還有其他具有不同限制和精確度的數字型別可供使用。讓我們接著探索那些其它型別。在開始下一節之前，請將您在本節中所撰寫的程式碼置於個別的方法中。將它命名為 TestLimits

使用 Double 型別

double 數字型別代表雙精確度浮點數。您可能不熟悉這些字詞。 浮點數可用以代表非常大或非常小的非整數數字。 雙精確度是一個相對詞彙，描述用來儲存值的二進位數位數目。 雙精確度數位的二進位數為單精確度的兩倍。在現代的電腦上，比較常使用雙精確度而非單精確度數字。 單精確度數位使用 float 關鍵字宣告。讓我們開始探索吧。新增下列程式碼並查看結果：

double a = 5;
double b = 4;
double c = 2;
double d = (a + b) / c;
Console.WriteLine(d);

請注意答案包括商數的小數部分。請嘗試略為複雜的雙精確度浮點數運算式：

double e = 19;
double f = 23;
double g = 8;
double h = (e + f) / g;
Console.WriteLine(h);

雙精確度浮點數值的範圍遠大於整數值。在您目前已撰寫的程式碼下方嘗試下列程式碼：

double max = double.MaxValue;
double min = double.MinValue;
Console.WriteLine($"The range of double is {min} to {max}");

這些值會以科學記號標記法呈現。 E 左邊的數字是有效數字。右邊的數字則為指數，亦即 10 的次方。就像數學上的小數數字，C# 中的雙精確度浮點數會發生捨入誤差。請嘗試此程式碼：

double third = 1.0 / 3.0;
Console.WriteLine(third);

您知道 0.3 重複有限次數與 1/3 不完全相同。

挑戰

請嘗試使用 double 類型進行大型數字、小型數字、乘法和除法的其他計算。嘗試更複雜的計算。在嘗試完成挑戰之後，請將您所撰寫的程式碼置於新的方法中。將新方法命名為 WorkWithDoubles。

使用十進位型別

您已經看過 C# 中的基本數字型別：整數和雙精確度浮點數。還有一個需要了解的類型是 decimal 類型。 decimal 類型的範圍較小，但精確度較 double 來得高。讓我們來看看：

decimal min = decimal.MinValue;
decimal max = decimal.MaxValue;
Console.WriteLine($"The range of the decimal type is {min} to {max}");

請注意該範圍小於 double 型別。透過嘗試下列程式碼，您可以看到 decimal (小數) 型別有較高的精確度：

double a = 1.0;
double b = 3.0;
Console.WriteLine(a / b);

decimal c = 1.0M;
decimal d = 3.0M;
Console.WriteLine(c / d);

數字上的 M 尾碼乃是指示常數應使用 decimal 型別。否則，編譯器會假設 double 類型。

注意

將字母 M 選擇為 double 和 decimal 關鍵字之間最視覺上相異的字母。

請注意，使用 decimal (小數) 型別的運算在小數點右邊會有更多的數字。

挑戰

您已經了解不同的數字型別，接著請撰寫程式碼，以計算半徑 2.50 公分的圓形面積。提醒您圓形面積是 PI 乘以半徑的平方。提示：.NET 包含 PI 的常數：Math.PI，可用來作為該值。 Math.PI 就像 System.Math 命名空間中宣告的所有常數一樣，是一個 double 值。基於這個理由，您應該針對這項挑戰使用 double，而不是 decimal 值。

您應該會取得介於 19 和 20 的答案。您可以在 GitHub 上查看完成的範例程式碼 \(英文\) 來檢查您的答案。

如果您想要的話，可以嘗試其他公式。

您已完成＜C# 中的數字＞快速入門。您可以在自己的開發環境中，繼續完成分支和迴圈快速入門中的內容。

您可以在下列文章中深入瞭解 C# 中的數字：

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