Python 实现一个类，表示复数，并提供加法、减法等操作（完整教程）

Python实现复数类与加减操作教程

本文围绕"Python 实现一个类，表示复数，并提供加法、减法等操作"展开，通过代码示例展示如何构建复数运算模块

快速解决

class ComplexNumber:
    def __init__(self, real, imag):
        self.real = real  # 初始化实部
        self.imag = imag  # 初始化虚部
        
    def __add__(self, other):
        return ComplexNumber(self.real + other.real, self.imag + other.imag)  # 实现加法运算
    
    def __sub__(self, other):
        return ComplexNumber(self.real - other.real, self.imag - other.imag)  # 实现减法运算

常用方法

详细说明

初始化复数对象

class ComplexNumber:
    def __init__(self, real, imag):
        self.real = real  # 存储实部数值
        self.imag = imag  # 存储虚部数值

构造函数接收两个参数，分别对应复数的实部和虚部。通过属性赋值实现数据存储

加法运算实现

    def __add__(self, other):
        # 实部与实部相加，虚部与虚部相加
        return ComplexNumber(self.real + other.real, self.imag + other.imag)

通过+运算符重载实现复数加法，遵循数学公式：(a+bi)+(c+di) = (a+c)+(b+d)i

减法运算实现

    def __sub__(self, other):
        # 实部与实部相减，虚部与虚部相减
        return ComplexNumber(self.real - other.real, self.imag - other.imag)

通过-运算符重载实现复数减法，遵循数学公式：(a+bi)-(c+di) = (a-c)+(b-d)i

高级技巧

与数字类型混合运算

    def __add__(self, other):
        if isinstance(other, (int, float)):
            # 当另一个操作数是数字时，视为0i
            return ComplexNumber(self.real + other, self.imag)
        return ComplexNumber(self.real + other.real, self.imag + other.imag)

通过类型检查实现复数与普通数字的相加，例如ComplexNumber(1,2) + 3

自定义字符串格式

    def __str__(self):
        # 使用f-string格式化输出复数形式
        return f"{self.real} + {self.imag}i" if self.imag >= 0 else f"{self.real} - {abs(self.imag)}i"

动态生成符合数学规范的字符串表示，处理正负虚部的不同显示需求

常见问题

Q1: 如何处理不同类型的输入？

A: 在运算方法中添加类型判断逻辑，当检测到int/float类型时，将其视为虚部为0的复数处理

Q2: 输出格式可以自定义吗？

A: 重写__str__方法即可，如实现科学计数法f"{self.real} + {self.imag}j"或极坐标形式

Q3: 如何实现乘法/除法？

A: 需要实现__mul__和__truediv__方法，遵循复数运算公式： (a+bi)(c+di) = (ac-bd) + (ad+bc)i
(a+bi)/(c+di) = [(ac+bd)/(c²+d²)] + [(bc-ad)/(c²+d²)]i

Q4: 为什么运算后要创建新对象？

A: Python的运算符重载规范要求返回新对象，避免修改原始对象状态。通过return ComplexNumber(...)确保运算结果可链式调用

总结

本文通过Python类实现复数运算系统，重点演示了加减运算符的重载方法，提供可直接复用的代码模板。