Python的math模块中的常用数学函数整理
在数学之中,除了加减乘除四则运算之外——这是小学数学——还有其它更多的运算,比如乘方、开方、对数运算等等,要实现这些运算,需要用到 Python 中的一个模块:Math
模块(module)是 Python 中非常重要的东西,你可以把它理解为 Python 的扩展工具。换言之,Python 默认情况下提供了一些可用的东西,但是这些默认情况下提供的还远远不能满足编程实践的需要,于是就有人专门制作了另外一些工具。这些工具被称之为“模块”
任何一个 Pythoner 都可以编写模块,并且把这些模块放到网上供他人来使用。
当安装好 Python 之后,就有一些模块默认安装了,这个称之为“标准库”,“标准库”中的模块不需要安装,就可以直接使用。
如果没有纳入标准库的模块,需要安装之后才能使用。模块的安装方法,我特别推荐使用 pip 来安装。这里仅仅提一下,后面会专门进行讲述,性急的看官可以自己 google。
使用 math 模块
math 模块是标准库中的,所以不用安装,可以直接使用。使用方法是:
>>> import math
用 import 就将 math 模块引用过来了,下面就可以使用这个模块提供的工具了。比如,要得到圆周率:
>>> math.pi 3.141592653589793
这个模块都能做哪些事情呢?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)是一个非常有用的指令,可以通过它查看任何模块中所包含的工具。从上面的列表中就可以看出,在 math 模块中,可以计算正 sin(a),cos(a),sqrt(a)......
这些我们称之为函数,也就是在模块 math 中提供了各类计算的函数,比如计算乘方,可以使用 pow 函数。但是,怎么用呢?
Python 是一个非常周到的姑娘,她早就提供了一个命令,让我们来查看每个函数的使用方法。
>>> help(math.pow)
在交互模式下输入上面的指令,然后回车,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).
这里展示了 math 模块中的 pow 函数的使用方法和相关说明。
第一行意思是说这里是 math 模块的内建函数 pow 帮助信息(所谓 built-in,称之为内建函数,是说这个函数是 Python 默认就有的)
第三行,表示这个函数的参数,有两个,也是函数的调用方式
第四行,是对函数的说明,返回 x**y 的结果,并且在后面解释了 x**y 的含义。
最后,按 q 键返回到 Python 交互模式
从上面看到了一个额外的信息,就是 pow 函数和 x**y 是等效的,都是计算 x 的 y 次方。
>>> 4**2 16 >>> math.pow(4,2) 16.0 >>> 4*2 8
特别注意,4**2 和 4*2 是有很大区别的。
用类似的方法,可以查看 math 模块中的任何一个函数的使用方法。
关于“函数”的问题,在这里不做深入阐述,看管姑且按照自己在数学中所学到去理解。后面会有专门研究函数的章节。
下面是几个常用的 math 模块中函数举例,看官可以结合自己调试的进行比照。
>>> math.sqrt(9) 3.0 >>> math.floor(3.14) 3.0 >>> math.floor(3.92) 3.0 >>> math.fabs(-2) # 等价于 abs(-2) 2.0 >>> abs(-2) 2 >>> math.fmod(5,3) # 等价于 5%3 2.0 >>> 5%3 2
几个常见函数
有几个常用的函数,列一下,如果记不住也不要紧,知道有这些就好了,用的时候就 google。
求绝对值
>>> abs(10) 10 >>> abs(-10) 10 >>> abs(-1.2) 1.2
四舍五入
>>> round(1.234) 1.0 >>> round(1.234,2) 1.23 >>> # 如果不清楚这个函数的用法,可以使用下面方法看帮助信息 >>> 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.
运算优先级
从小学数学开始,就研究运算优先级的问题,比如四则运算中“先乘除,后加减”,说明乘法、除法的优先级要高于加减。
对于同一级别的,就按照“从左到右”的顺序进行计算。
下面的表格中列出了 Python 中的各种运算的优先级顺序。不过,就一般情况而言,不需要记忆,完全可以按照数学中的去理解,因为人类既然已经发明了数学,在计算机中进行的运算就不需要从新编写一套新规范了,只需要符合数学中的即可。
lambda | Lambda 表达式 |
or | 布尔“或” |
and | 布尔“与” |
not x | 布尔“非” |
in,not in | 成员测试 |
is,is not | 同一性测试 |
<,<=,>,>=,!=,== | 比较 |
| | 按位或 |
^ | 按位异或 |
& | 按位与 |
<<,>> | 移位 |
+,- | 加法与减法 |
*,/,% | 乘法、除法与取余 |
+x,-x | 正负号 |
~x | 按位翻转 |
** | 指数 |
x.attribute | 属性参考 |
x[index] | 下标 |
x[index:index] | 寻址段 |
f(arguments...) | 函数调用 |
(experession,...) | 绑定或元组显示 |
[expression,...] | 列表显示 |
{key:datum,...} | 字典显示 |
'expression,...' | 字符串转换 |
上面的表格将 Python 中用到的与运算符有关的都列出来了,是按照从低到高的顺序列出的。虽然有很多还不知道是怎么回事,不过先列出来,等以后用到了,还可以回来查看。
最后,要提及的是运算中的绝杀:括号。只要有括号,就先计算括号里面的。这是数学中的共识,无需解释。
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