Operacje numeryczne w Pythonie

Ten artykuł wyjaśnia operacje numeryczne w Pythonie.

Możesz dowiedzieć się o typach numerycznych, przeglądzie wbudowanych funkcji i modułów oraz przeglądzie funkcji matematycznych w module math.

YouTube Video

Operacje numeryczne w Pythonie

Python jest wyposażony w bardzo potężne możliwości operacji numerycznych. Poniżej znajduje się wyjaśnienie podstawowych operacji numerycznych w Pythonie.

Typy numeryczne

Python głównie obsługuje następujące typy liczbowe.

 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 (typ całkowity) reprezentuje liczby całkowite, takie jak 10 lub -5.
• float (typ zmiennoprzecinkowy) reprezentuje liczby z częścią dziesiętną, takie jak 3.14 lub -0.001.
• complex (typ liczby zespolonej) reprezentuje liczby zespolone, takie jak 2 + 3j. Tutaj j to jednostka urojona.

Wbudowane funkcje i moduły

Python oferuje również wiele wbudowanych funkcji i modułów przydatnych do operacji numerycznych.

• Funkcja abs(x) zwraca wartość bezwzględną.

1result = abs(-10)  # result is 10
2print(result)

Ten kod jest przykładem użycia funkcji abs(), aby uzyskać wartość bezwzględną liczby.

• Funkcja round(x, n) zaokrągla wartość do n miejsc po przecinku.

1result = round(3.14159, 2)  # result is 3.14
2print(result)

Ten kod jest przykładem użycia funkcji round(), aby zaokrąglić liczbę do określonej liczby miejsc po przecinku.

• Moduł math zapewnia bardziej zaawansowane funkcje matematyczne.

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)

Ten kod jest przykładem użycia modułu math do wykonywania zaawansowanych obliczeń matematycznych, takich jak pierwiastki kwadratowe i funkcje trygonometryczne.

• Moduł decimal obsługuje obliczenia dziesiętne o wysokiej precyzji.

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)

Ten kod jest przykładem unikania błędów zmiennoprzecinkowych i wykonywania obliczeń dziesiętnych o wysokiej precyzji przy użyciu modułu decimal.

• Moduł fractions obsługuje liczby wymierne (ułamki).

1from fractions import Fraction
2result = Fraction(1, 3) + Fraction(1, 6)  # result is Fraction(1, 2)
3print(result)

Dzięki tym funkcjom Python ułatwia wykonywanie różnych obliczeń numerycznych. Ze względu na ograniczenia precyzji obliczeń zmiennoprzecinkowych zaleca się używanie modułu decimal do obliczeń wymagających większej precyzji.

Funkcje matematyczne w Pythonie

W Pythonie istnieje przydatny moduł o nazwie math do korzystania z funkcji matematycznych. Moduł ten udostępnia wiele funkcji niezbędnych do wykonywania obliczeń matematycznych. Przyjrzyjmy się kilku reprezentatywnym funkcjom modułu math.

Podstawowe funkcje matematyczne

• math.sqrt(x): Zwraca pierwiastek kwadratowy z x. x musi być liczbą nieujemną.
• math.pow(x, y): Zwraca x podniesione do potęgi y.
• math.exp(x): Zwraca wartość wykładniczą x ((e^x)).
• math.log(x[, base]): Oblicza logarytm naturalny lub logarytm o określonej podstawie base. Jeśli base jest pominięta, obliczany jest logarytm naturalny.

Funkcje trygonometryczne

• math.sin(x): Zwraca sinus x (w radianach).
• math.cos(x): Zwraca cosinus x (w radianach).
• math.tan(x): Zwraca tangens x (w radianach).

Funkcje trygonometryczne odwrotne

• math.asin(x): Zwraca arcsinus (odwrotny sinus) x.
• math.acos(x): Zwraca arcocosinus (odwrotny cosinus) x.
• math.atan(x): Zwraca arctangens (odwrotny tangens) x.

Funkcje hiperboliczne

• math.sinh(x): Zwraca sinus hiperboliczny x.
• math.cosh(x): Zwraca cosinus hiperboliczny x.
• math.tanh(x): Zwraca tangens hiperboliczny x.

Stałe

• math.pi: Stała reprezentująca stosunek obwodu koła do jego średnicy ((\pi)).
• math.e: Stała reprezentująca podstawę logarytmu naturalnego ((e)).

Przykłady obliczeń

Oto kilka przykładów.

 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

• Ten kod używa modułu math do wykonywania obliczeń takich jak pierwiastki kwadratowe, potęgowanie, logarytmy naturalne i funkcje trygonometryczne, a także wyświetla stałe, takie jak pi i liczba Eulera.

Podsumowanie

W tym przykładzie użyliśmy modułu math, ale Python oferuje również szerokie wsparcie dla zaawansowanych obliczeń matematycznych i generowania liczb losowych. Korzystając z bibliotek takich jak NumPy lub SciPy, możesz używać bardziej zaawansowanych i różnorodnych funkcji matematycznych.

Możesz śledzić ten artykuł, korzystając z Visual Studio Code na naszym kanale YouTube. Proszę również sprawdzić nasz kanał YouTube.

YouTube Video