Numerische Operationen in Python
Dieser Artikel erklärt numerische Operationen in Python.
Sie können etwas über numerische Typen, eine Übersicht über eingebaute Funktionen und Module sowie eine Übersicht über mathematische Funktionen im Modul math lernen.
YouTube Video
Numerische Operationen in Python
Python ist mit sehr leistungsfähigen Funktionen für numerische Operationen ausgestattet. Nachfolgend eine Erklärung der grundlegenden numerischen Operationen in Python.
Numerische Typen
Python hat hauptsächlich die folgenden numerischen Typen.
1# Integer (int)
2x = 10
3y = -5
4print("x =", x, "type:", type(x)) # <class 'int'>
5print("y =", y, "type:", type(y)) # <class 'int'>
6print("x + y =", x + y) # 5
7
8# Float
9a = 3.14
10b = -0.001
11print("\na =", a, "type:", type(a)) # <class 'float'>
12print("b =", b, "type:", type(b)) # <class 'float'>
13print("a * 2 =", a * 2) # 6.28
14
15# Complex
16c = 2 + 3j
17d = 1 - 1j
18print("\nc =", c, "type:", type(c)) # <class 'complex'>
19print("d =", d, "type:", type(d)) # <class 'complex'>
20print("c + d =", c + d) # (3+2j)
21print("c * d =", c * d) # (5+1j)- int (Ganzzahltyp) repräsentiert ganze Zahlen wie
10oder-5. - float (Gleitkommatyp) repräsentiert Zahlen mit Dezimalstellen, wie
3.14oder-0.001. - complex (Komplexzahltyp) repräsentiert komplexe Zahlen, wie
2 + 3j. Hier istjdie imaginäre Einheit.
Eingebaute Funktionen und Module
Python bietet auch viele eingebaute Funktionen und Module, die für numerische Operationen nützlich sind.
- Die Funktion
abs(x)gibt den Absolutwert zurück.
1result = abs(-10) # result is 10
2print(result)Dieser Code ist ein Beispiel für die Verwendung der Funktion abs(), um den absoluten Wert einer Zahl zu erhalten.
- Die Funktion
round(x, n)rundet den Wert auf n Dezimalstellen.
1result = round(3.14159, 2) # result is 3.14
2print(result)Dieser Code ist ein Beispiel für die Verwendung der Funktion round(), um eine Zahl auf eine bestimmte Anzahl von Dezimalstellen zu runden.
- Das
math-Modul stellt weiterführende mathematische Funktionen zur Verfügung.
1import math
2
3# result is 4.0 (square root)
4result = math.sqrt(16)
5print(result)
6
7# result is 1.0 (sine function)
8result = math.sin(math.pi / 2)
9print(result)Dieser Code ist ein Beispiel für die Verwendung des Moduls math, um fortgeschrittene mathematische Berechnungen wie Quadratwurzeln und trigonometrische Funktionen durchzuführen.
- Das
decimal-Modul unterstützt Dezimalberechnungen mit hoher Genauigkeit.
1from decimal import Decimal
2
3# result is Decimal('0.3')
4result = Decimal('0.1') + Decimal('0.2')
5print(result)
6
7# The result is 0.30000000000000004 due to floating-point inaccuracies
8print(0.1 + 0.2)Dieser Code ist ein Beispiel dafür, wie man Gleitkommafehler vermeidet und hochpräzise Dezimalberechnungen mit dem decimal-Modul durchführt.
- Das
fractions-Modul verarbeitet rationale Zahlen (Brüche).
1from fractions import Fraction
2result = Fraction(1, 3) + Fraction(1, 6) # result is Fraction(1, 2)
3print(result)Mit diesen Funktionen erleichtert Python die Durchführung verschiedenster numerischer Berechnungen. Aufgrund der Präzisionsbeschränkungen bei Fließkomma-Berechnungen wird das decimal Modul für Berechnungen mit höherer Genauigkeit empfohlen.
Mathematische Funktionen in Python
In Python gibt es ein praktisches Modul namens math, um mathematische Funktionen zu verwenden. Dieses Modul bietet viele Funktionen, die für mathematische Berechnungen erforderlich sind. Lassen Sie uns einige repräsentative Funktionen des math-Moduls betrachten.
Grundlegende mathematische Funktionen
math.sqrt(x): Gibt die Quadratwurzel vonxzurück.xmuss eine nicht-negative Zahl sein.math.pow(x, y): Gibtxhochyzurück.math.exp(x): Gibt den Exponentialwert vonxzurück ((e^x)).math.log(x[, base]): Berechnet den natürlichen Logarithmus oder den Logarithmus zur angegebenenbase. Wennbaseweggelassen wird, wird der natürliche Logarithmus berechnet.
Trigonometrische Funktionen
math.sin(x): Gibt den Sinus vonx(in Radiant) zurück.math.cos(x): Gibt den Kosinus vonx(in Radiant) zurück.math.tan(x): Gibt die Tangente vonx(in Radiant) zurück.
Umkehr-trigonometrische Funktionen
math.asin(x): Gibt den Arkussinus (umgekehrten Sinus) vonxzurück.math.acos(x): Gibt den Arkuskosinus (umgekehrten Kosinus) vonxzurück.math.atan(x): Gibt den Arkustangens (umgekehrte Tangente) vonxzurück.
Hyperbolische Funktionen
math.sinh(x): Gibt den hyperbolischen Sinus vonxzurück.math.cosh(x): Gibt den hyperbolischen Kosinus vonxzurück.math.tanh(x): Gibt die hyperbolische Tangente vonxzurück.
Konstanten
math.pi: Eine Konstante, die das Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser darstellt ((\pi)).math.e: Eine Konstante, die die Basis des natürlichen Logarithmus darstellt ((e)).
Rechenbeispiele
Hier sind einige Beispiele.
1import math
2
3# Square root calculation
4print(math.sqrt(16)) # Output: 4.0
5
6# Power calculation
7print(math.pow(2, 3)) # Output: 8.0
8
9# Natural logarithm calculation
10print(math.log(math.e)) # Output: 1.0
11
12# Trigonometric functions
13degree = 45
14radian = math.radians(degree) # Convert to radians
15print(math.sin(radian)) # Output: 0.7071067811865475 (approximately 1/√2)
16
17# Constants
18print(math.pi) # Output: 3.141592653589793
19print(math.e) # Output: 2.718281828459045- Dieser Code verwendet das
math-Modul, um Berechnungen wie Quadratwurzeln, Potenzen, natürliche Logarithmen und trigonometrische Funktionen auszuführen und zeigt außerdem Konstanten wie Pi und die Eulersche Zahl an.
Zusammenfassung
In diesem Beispiel haben wir das Modul math verwendet, aber Python bietet auch umfassende Unterstützung für fortgeschrittene mathematische Berechnungen und die Generierung von Zufallszahlen. Durch die Verwendung von Bibliotheken wie NumPy oder SciPy können Sie leistungsfähigere und vielfältigere mathematische Funktionen nutzen.
Sie können den obigen Artikel mit Visual Studio Code auf unserem YouTube-Kanal verfolgen. Bitte schauen Sie sich auch den YouTube-Kanal an.