Pandas整数Series执行幂运算时结果异常问题咨询

在标准Python中计算42**42可得到正确结果：150130937545296572356771972164254457814047970568738777235893533016064。但在Pandas中，浮点型Series执行s**42结果正常，整数型Series执行该运算时结果明显错误，示例代码如下：

# Pandas series, float dtype
s = pd.Series([12, 42], index=range(2), dtype=float)
s**42
# 0    2.116471e+45
# 1    1.501309e+68
# dtype: float64

# Pandas series, integer dtype
s = pd.Series([12, 42], index=range(2), dtype=int)
s**42
# 0                      0
# 1    4121466560160202752
# dtype: int64

原因分析 #

• 标准Python的int是任意精度整数，会根据数值大小自动扩展存储空间，因此能精准计算并存储超大整数结果。
• Pandas的整数型Series默认使用固定宽度的int64类型，它的取值上限为9223372036854775807，而42**42的结果远超出这个范围，运算时发生整数溢出，超出部分被截断，最终得到错误的结果。
• 浮点型Series采用float64类型，虽然它的整数精度有限（只能精确表示到2^53以内的整数），但支持用科学计数法表示更大范围的数值，所以结果看起来“正常”（注意这只是近似值，并非精确整数）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jérôme