Numeriska operationer i Python

Den här artikeln förklarar numeriska operationer i Python.

Du kan lära dig om numeriska typer, en översikt över inbyggda funktioner och moduler samt en översikt över matematiska funktioner i math-modulen.

YouTube Video

Numeriska operationer i Python

Python är utrustad med mycket kraftfulla funktioner för numeriska operationer. Nedan följer en förklaring av grundläggande numeriska operationer i Python.

Numeriska typer

Python har huvudsakligen följande numeriska typer.

 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 (heltalstyp) representerar heltal såsom 10 eller -5.
• float (flyttalstyp) representerar tal med decimalpunkter, såsom 3.14 eller -0.001.
• complex (komplex taltyp) representerar komplexa tal, såsom 2 + 3j. Här är j den imaginära enheten.

Inbyggda funktioner och moduler

Python tillhandahåller också många inbyggda funktioner och moduler som är användbara för numeriska operationer.

• Funktionen abs(x) returnerar absolutvärdet.

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

Den här koden är ett exempel på att använda funktionen abs() för att få absolutvärdet av ett tal.

• Funktionen round(x, n) avrundar värdet till n decimaler.

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

Den här koden är ett exempel på att använda funktionen round() för att avrunda ett tal till ett angivet antal decimaler.

• math-modulen erbjuder mer avancerade matematiska funktioner.

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)

Den här koden är ett exempel på att använda modulen math för att utföra avancerade matematiska beräkningar såsom kvadratrötter och trigonometriska funktioner.

• decimal-modulen stöder decimalberäkningar med hög noggrannhet.

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)

Den här koden är ett exempel på hur man undviker fel med flyttal och utför högprecisionsberäkningar med decimaltal genom att använda decimal-modulen.

• fractions-modulen hanterar rationella tal (bråktal).

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

Med dessa funktioner gör Python det enkelt att utföra olika numeriska beräkningar. På grund av precisionens begränsningar vid flyttalsberäkningar rekommenderas decimal-modulen för beräkningar som kräver högre precision.

Matematiska funktioner i Python

I Python finns en praktisk modul som heter math för att använda matematiska funktioner. Den här modulen tillhandahåller många funktioner som är nödvändiga för att utföra matematiska beräkningar. Låt oss titta på några representativa funktioner i math-modulen.

Grundläggande matematiska funktioner

• math.sqrt(x): Returnerar kvadratroten av x. x måste vara ett icke-negativt tal.
• math.pow(x, y): Returnerar x upphöjt till y.
• math.exp(x): Returnerar exponentialen av x ((e^x)).
• math.log(x[, base]): Beräknar den naturliga logaritmen eller logaritmen med den angivna basen. Om basen utelämnas beräknas den naturliga logaritmen.

Trigonometriska funktioner

• math.sin(x): Returnerar sinusvärdet för x (i radianer).
• math.cos(x): Returnerar cosinusvärdet för x (i radianer).
• math.tan(x): Returnerar tangensvärdet för x (i radianer).

Inversa trigonometriska funktioner

• math.asin(x): Returnerar arcsinus (invers sinus) av x.
• math.acos(x): Returnerar arccosinus (invers cosinus) av x.
• math.atan(x): Returnerar arctangens (invers tangens) av x.

Hyperboliska funktioner

• math.sinh(x): Returnerar hyperboliska sinusvärdet för x.
• math.cosh(x): Returnerar hyperboliska cosinusvärdet för x.
• math.tanh(x): Returnerar hyperboliska tangensvärdet för x.

Konstanter

• math.pi: En konstant som representerar förhållandet mellan en cirkels omkrets och dess diameter ((\pi)).
• math.e: En konstant som representerar basen för den naturliga logaritmen ((e)).

Exempel på beräkningar

Här är några exempel.

 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

• Den här koden använder math-modulen för att utföra beräkningar som kvadratrötter, upphöjning, naturliga logaritmer och trigonometriska funktioner, och visar även konstanter som pi och Eulers tal.

Sammanfattning

I det här exemplet använde vi math-modulen, men Python erbjuder också omfattande stöd för avancerade matematiska beräkningar och slumpgenerering. Genom att använda bibliotek som NumPy eller SciPy kan du utnyttja mer kraftfulla och mångsidiga matematiska funktioner.

Du kan följa med i artikeln ovan med hjälp av Visual Studio Code på vår YouTube-kanal. Vänligen kolla även in YouTube-kanalen.

YouTube Video