小白,高中生零基礎學Python之常用數學函數和運算優先級

Python 數學 Google AI上程序員 2019-06-16

常用數學函數和運算優先級

小白,高中生零基礎學Python之常用數學函數和運算優先級

在數學之中,除了加減乘除四則運算之外——這是小學數學——還有其它更多的運算,比如乘方、開方、對數運算等等,要實現這些運算,需要用到python中的一個模塊:Math

模塊(module)是python中非常重要的東西,你可以把它理解為python的擴展工具。換言之,python默認情況下提供了一些可用的東西,但是這些默認情況下提供的還遠遠不能滿足編程實踐的需要,於是就有人專門製作了另外一些工具。這些工具被稱之為“模塊” 任何一個pythoner都可以編寫模塊,並且把這些模塊放到網上供他人來使用。 當安裝好python之後,就有一些模塊默認安裝了,這個稱之為“標準庫”,“標準庫”中的模塊不需要安裝,就可以直接使用。 如果沒有納入標準庫的模塊,需要安裝之後才能使用。模塊的安裝方法,我特別推薦使用pip來安裝。這裡僅僅提一下,後面會專門進行講述,性急的看官可以自己google。

使用math模塊

math模塊是標準庫中的,所以不用安裝,可以直接使用。使用方法是:

>>> import math

用import就將math模塊引用過來了,下面就可以使用這個模塊提供的工具了。比如,要得到圓周率:

>>> math.pi

3.141592653589793

這個模塊都能做哪些事情呢?可以用下面的方法看到:

>>> dir(math)

['__doc__', '__name__', '__package__', 'acos', 'acosh', 'asin', 'asinh', 'atan', 'atan2', 'atanh', 'ceil', 'copysign', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'erf', 'erfc', 'exp', 'expm1', 'fabs', 'factorial', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'fsum', 'gamma', 'hypot', 'isinf', 'isnan', 'ldexp', 'lgamma', 'log', 'log10', 'log1p', 'modf', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh', 'trunc']

dir(module)是一個非常有用的指令,可以通過它查看任何模塊中所包含的工具。從上面的列表中就可以看出,在math模塊中,可以計算正sin(a),cos(a),sqrt(a)......

這些我們稱之為函數,也就是在模塊math中提供了各類計算的函數,比如計算乘方,可以使用pow函數。但是,怎麼用呢?

python是一個非常周到的姑娘,她早就提供了一個命令,讓我們來查看每個函數的使用方法。

>>> help(math.pow)

在交互模式下輸入上面的指令,然後回車,看到下面的信息:

Help on built-in function pow in module math:

pow(...)

pow(x, y)

Return x**y (x to the power of y).

這裡展示了math模塊中的pow函數的使用方法和相關說明。

第一行意思是說這裡是math模塊的內建函數pow幫助信息(所謂built-in,稱之為內建函數,是說這個函數是python默認就有的)

第三行,表示這個函數的參數,有兩個,也是函數的調用方式

第四行,是對函數的說明,返回x**y的結果,並且在後面解釋了x**y的含義。

最後,按q鍵返回到python交互模式

從上面看到了一個額外的信息,就是pow函數和x**y是等效的,都是計算x的y次方。

>>> 4**2

16

>>> math.pow(4,2)

16.0

>>> 4*2

8

特別注意,4**2和4*2是有很大區別的。

用類似的方法,可以查看math模塊中的任何一個函數的使用方法。

關於“函數”的問題,在這裡不做深入闡述,看管姑且按照自己在數學中所學到去理解。後面會有專門研究函數的章節。

下面是幾個常用的math模塊中函數舉例,看官可以結合自己調試的進行比照。

>>> math.sqrt(9)

3.0

>>> math.floor(3.14)

3.0

>>> math.floor(3.92)

3.0

>>> math.fabs(-2) #等價於abs(-2)

2.0

>>> abs(-2)

2

>>> math.fmod(5,3) #等價於5%3

2.0

>>> 5%3

2

幾個常見函數

有幾個常用的函數,列一下,如果記不住也不要緊,知道有這些就好了,用的時候就google。

求絕對值

>>> abs(10)

10

>>> abs(-10)

10

>>> abs(-1.2)

1.2

四捨五入

>>> round(1.234)

1.0

>>> round(1.234,2)

1.23

>>> #如果不清楚這個函數的用法,可以使用下面方法看幫助信息

>>> help(round)

Help on built-in function round in module __builtin__:

round(...)

round(number[, ndigits]) -> floating point number

Round a number to a given precision in decimal digits (default 0 digits).

This always returns a floating point number. Precision may be negative.

運算優先級

從小學數學開始,就研究運算優先級的問題,比如四則運算中“先乘除,後加減”,說明乘法、除法的優先級要高於加減。

對於同一級別的,就按照“從左到右”的順序進行計算。

下面的表格中列出了python中的各種運算的的優先級順序。不過,就一般情況而言,不需要記憶,完全可以按照數學中的去理解,因為人類既然已經發明瞭數學,在計算機中進行的運算就不需要從新編寫一套新規範了,只需要符合數學中的即可。

運算符描述

lambdaLambda表達式

or布爾“或”

and布爾“與”

not x布爾“非”

in,not in成員測試

is,is not同一性測試

<,<=,>,>=,!=,==比較

\按位或

^按位異或

&按位與

<<,>>移位

+,-加法與減法

*,/,%乘法、除法與取餘

+x,-x正負號

~x按位翻轉

**指數

x.attribute屬性參考

x[index]下標

x[index:index]尋址段

f(arguments...)函數調用

(experession,...)綁定或元組顯示

[expression,...]列表顯示

{key:datum,...}字典顯示

'expression,...'字符串轉換

上面的表格將python中用到的與運算符有關的都列出來了,是按照從低到高的順序列出的。雖然有很多還不知道是怎麼回事,不過先列出來,等以後用到了,還可以回來查看。最後,要提及的是運算中的絕殺:括號。只要有括號,就先計算括號裡面的。這是數學中的共識,無需解釋。寫一個簡單的程序

通過對四則運算的學習,已經初步接觸了Python中內容,如果看官是零基礎的學習者,可能有點迷惑了。難道敲幾個命令,然後看到結果,就算編程了?這也不是那些能夠自動運行的程序呀?

的確。到目前為止,還不能算編程,只能算會用一些指令(或者叫做命令)來做點簡單的工作。

稍安勿躁,下面就開始編寫一個真正的但是簡單程序。

小白,高中生零基礎學Python之常用數學函數和運算優先級
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