Julia 复数和有理数
Julia 语言包含了预定义的复数和有理数类型，并且支持它们的各种标准数学运算和初等函数。
类型提升机制保证了复数、有理数与其他数值类型的混合运算都能得到符合数学直觉的结果。
复数
复数是实数的延伸，它使任一多项式方程都有根。
我们把形如 z=a+bi（a、b 均为实数）的数称为复数。其中，a 称为实部，b 称为虚部，i 称为虚数单位，满足 i² = -1。
Julia 用全局常量 im 表示虚数单位 i（代表 -1 的主平方根）。之所以不用 i 或 j，是因为它们是太常用的循环变量名，避免冲突。
由于 Julia 允许数值字面量作为系数，这种绑定就足以为复数提供很方便的语法，类似于传统的数学记法：
实例
1 + 2im
我们可以对复数进行各种算术操作：
实例
8 + 1im
julia> (1 + 2im)/(1 - 2im)
-0.6 + 0.8im
julia> (1 + 2im) + (1 - 2im)
2 + 0im
julia> (-1 + 2im)^2
-3 - 4im
julia> (-1 + 2im)^2.5
2.729624464784009 - 6.9606644595719im
julia> 3(2 - 5im)^2
-63 - 60im
类型提升机制也确保你可以使用不同类型的操作数的组合：
实例
1.5 + 2.0im
julia> (2 + 3im) - 0.5im
2.0 + 2.5im
julia> (2 + 3im) / 2
1.0 + 1.5im
julia> (1 - 3im) / (2 + 2im)
-0.5 - 1.0im
julia> 2im^2
-2 + 0im
julia> 1 + 3/4im
1.0 - 0.75im
注意 3/4im == 3/(4*im) == -(3/4*im)，因为字面量系数比除法的优先级更高。
复数标准函数
Julia 提供了一些操作复数的标准函数：
实例
1 + 2im
julia> real(z) # z 的实部
1
julia> imag(z) # z 的虚部
2
julia> conj(z) # z 的复共轭
1 - 2im
julia> abs(z) # z 的绝对值（模）
2.23606797749979
julia> abs2(z) # 绝对值的平方
5
julia> angle(z) # 以弧度为单位的相位角
1.1071487177940904
按照惯例，复数的绝对值（abs）是从零点到它的距离。abs2 给出绝对值的平方，作用于复数上时非常有用，因为它避免了开平方运算。angle 返回以弧度为单位的相位角（也被称为辐角函数）。
所有其它的初等函数在复数上也都有完整的定义：
实例
0.7071067811865476 + 0.7071067811865475im
julia> sqrt(1 + 2im)
1.272019649514069 + 0.7861513777574233im
julia> cos(1 + 2im)
2.0327230070196656 - 3.0518977991517997im
julia> exp(1 + 2im)
-1.1312043837568135 + 2.4717266720048188im
julia> sinh(1 + 2im)
-0.4890562590412937 + 1.4031192506220405im
注意数学函数通常应用于实数就返回实数值，应用于复数就返回复数值。例如，当 sqrt 应用于 -1 与 -1 + 0im 会有不同的表现，虽然 -1 == -1 + 0im：
实例
ERROR: DomainError with -1.0:
sqrt was called with a negative real argument but will only return a complex result if called with a complex argument. Try sqrt(Complex(x)).
Stacktrace:
[...]
julia> sqrt(-1 + 0im)
0.0 + 1.0im
从变量构建复数
从变量构建复数时，字面量系数记法不再适用，乘法必须显式地写出：
实例
1 + 2im
然而，我们并不推荐这样做，而应改为使用更高效的 complex 函数直接通过实部与虚部构建一个复数值：
实例
1 + 2im
这种构建避免了乘法和加法操作。
Inf 和 NaN 可能出现在复数的实部和虚部，正如特殊浮点值章节所描述的：
实例
1.0 + Inf*im
julia> 1 + NaN*im
1.0 + NaN*im
有理数
有理数是整数（正整数、0、负整数）和分数的统称，即可以表达为两个整数比的数，例如 2/3；与之相对的是无理数，如 √2 无法用整数比表示。
Julia 内置了 Rational 类型用于精确表示整数比值。分数通过 // 运算符构建：
实例
2//3
如果一个分数的分子和分母含有公因子，它们会被自动约分到最简形式且分母非负：
实例
2//3
julia> -4//8
-1//2
julia> 5//-15
-1//3
julia> -4//-12
1//3
整数比值的这种标准化形式是唯一的，所以分数值的相等性可由校验分子与分母都相等来测试。分数值的标准化分子和分母可以使用 numerator 和 denominator 函数得到：
实例
2
julia> denominator(2//3)
3
分子和分母的直接比较通常是不必要的，因为标准算术和比较操作对分数值也有定义：
实例
true
julia> 2//3 == 9//27
false
julia> 3//7 < 1//2
true
julia> 2//4 + 1//6
2//3
julia> 5//12 - 1//4
1//6
julia> 5//8 * 3//12
5//32
julia> 6//5 / 10//7
21//25
分数可以很容易地转换成浮点数：
实例
0.75
对任意整数值 a 和 b（除了 a == 0 且 b == 0 时），从分数到浮点数的转换遵从 float(a//b) == a/b 的恒等关系：
实例
julia> isequal(float(a//b), a/b)
true
Julia 接受构建无穷分数值：
实例
1//0
julia> x = -3//0
-1//0
julia> typeof(x)
Rational{Int64}
但不接受试图构建一个 NaN 分数值：
实例
ERROR: ArgumentError: invalid rational: zero(Int64)//zero(Int64)
Stacktrace:
[...]
像往常一样，类型提升系统使得分数可以轻松地同其它数值类型进行交互：
实例
8//5
julia> 3//5 - 0.5
0.09999999999999998
julia> 2//7 * (1 + 2im)
2//7 + 4//7*im
julia> 2//7 * (1.5 + 2im)
0.42857142857142855 + 0.5714285714285714im
julia> 1//2 + 2im
1//2 + 2//1*im
julia> 0.5 == 1//2
true
julia> 0.33 == 1//3
false
julia> 0.33 < 1//3
true
julia> 1//3 - 0.33
0.0033333333333332993
提示：分数运算不存在浮点误差，在需要精确计算的场景（如金额、比例）可以优先考虑 Rational 类型。注意分数与浮点数混合运算后结果会变成浮点数。