Математические вычисления в Python 3
Программирование невозможно представить без работы с числами. Размеры экрана, выбор цвета путем присвоения числовых кодов, географическое расположение, деньги и очки, продолжительность видео – для всего этого используются числа.
Потому умение выполнять математические операции очень важно для программирования. Конечно, чем выше у вас навык математических вычислений, тем лучше для вас; однако совсем не обязательно уметь выполнять сложнейшие вычисления, чтобы быть хорошим программистом. Если у вас нет опыта работы в области математики, старайтесь представлять математику как инструмент или как способ улучшить ваше логическое мышление.
Данное руководство научит вас работать с двумя наиболее распространёнными числовыми типами данных Python:
- целыми числами (бывают положительными, отрицательными или равными нулю (…, -1, 0, 1, …)).
- и числами с плавающей точкой (числа с десятичными знаками (например, 9.0 или -2.25)).
Операторы Python
Оператор – это символ или функция, которая выполняет то или иное действие над данными. К примеру, символ + – это оператор сложения.
В Python присутствуют как общие, так и специальные математические операторы.
Ниже приведена таблица наиболее распространённых математических операторов Python.
| Операция | Результат |
| x + y | Сложение (сумма x и y) |
| x – y | Вычитание (разница между x и y) |
| -x | Смена знака x |
| +x | Тождественность x |
| x * y | Умножение x на y |
| x / y | Деление x на y |
| x // y | Получение целой части от деления x на y |
| x % y | Остаток от деления x / y |
| x ** y | Возведение в степень |
Также руководство охватывает использование операторов присваивания.
Сложение и вычитание
Операции сложения и вычитания в Python выполняются точно так же, как и в обычной математике. Вы даже можете использовать Python вместо калькулятора.
Также вы можете объявить переменные и указать их в функции print:
a = 88
b = 103
print(a + b)
191
Целые числа бывают положительными и отрицательными. Попробуйте сложить следующие числа:
c = -36
d = 25
print(c + d)
-11
Числа с плавающей точкой складываются аналогичным образом:
e = 5.5
f = 2.5
print(e + f)
8.0
В результате сложения чисел с плавающей точкой также получается число с плавающей точкой, потому Python выводит 8.0, а не 8.
Синтаксис вычитания отличается от сложения только оператором. Попробуйте отнять 32 из 75.67:
g = 75.67
h = 32
print(g — h)
43.67
Примечание: Если в операции присутствует хотя бы одно число с плавающей точкой, в результате Python также выведет число с плавающей точкой.
Унарные арифметические операции
Унарное математическое выражение состоит только из одного компонента или элемента. В Python плюс и минус вместе со значением могут быть использованы в качестве одного элемента, это позволяет показать тождественность значения (+) или изменить его знак (-).
Тождественность используется нечасто. Плюс можно использовать с положительными числами:
Если вы используете плюс с отрицательным числом, он также вернёт тождественное (в этом случае – отрицательное) число.
Минус позволяет изменить знак. Если вы добавите минус к положительному значению, в результате будет отображено отрицательное значение:
Если добавить минус к отрицательному значению, в результате получится положительное число:
Умножение и деление
Операции умножения и деления, как сложение и вычитание, выполняются в Python так же, как в обычной математике. Для умножения Python использует *, для деления – /.
k = 100.1
l = 10.1
print(k * l)
1011.0099999999999
При делении в Python 3 частное всегда возвращается в виде числа с плавающей точкой, даже если вы делите целые числа:
m = 80
n = 5
print(m / n)
16.0
Это одно из главных различий между Python 2 и Python 3. Python 3 возвращает дробный результат, потому при делении 11 на 2 вы получите 5.5. В Python 2 деление привязано к типам данных, потому при делении целого числа невозможно получить число с плавающей точкой; поэтому при делении 11 на 2 Python 2 возвращает 5.
Читайте также: Python 2 vs Python 3
Когда числа по обе стороны символа деления являются целыми, выполняется деление floor, то есть, для фактора х Python 2 возвращает наибольшее целое число меньше или равное х. К примеру, при делении 5 / 2 таким числом будет 2.
Чтобы выполнить деление floor и получить только целую часть числа, Python 3 использует оператор //. К примеру, разделив 100//40, вы получите 2.
Деление по модулю
Оператор % – это модуль, который возвращает остаток от деления. К примеру, это позволяет найти числа, кратные одному и тому же числу.
o = 85
p = 15
print(o % p)
10
При делении 85 на 15 получается 5 и 10 в остатке.
Попробуйте разделить числа с плавающей точкой:
q = 36.0
r = 6.0
print(o % p)
0.0
Число 36.0 делится на 6.0 без остатка, потому в результате получился 0.0.
Возведение в степень
Оператор ** в Python возводит число в степень. Например, выражение 5 ** 3 значит, что 5 нужно возвести в третью степень. В математике это выглядит так: 5³. В Python можно получить тот же результат (125), умножив 5*5*5.
s = 52.25
t = 7
print(s ** t)
1063173305051.292
Приоритет операций
Как и в математике, в Python нужно помнить о том, что операции выполняются в порядке их приоритета, а не по порядку справа налево.
Сначала выполняется умножение (10*5=50), а затем сложение (10+50). Потому результат будет такой:
Чтобы сначала выполнить операцию сложения, а затем умножить полученный результат на 5, нужно взять сложение в скобки:
u = (10 + 10) * 5
print(u)
100
Математические операции имеют такой приоритет:
- Выражение в скобках;
- Экспоненты;
- Умножение;
- Деление;
- Сложение;
- Вычитание.
Операторы присваивания
Наиболее распространённым оператором присваивания является знак равенства (=). Он присваивает переменной слева значение справа. К примеру, в выражении v = 23 переменной v было присвоено значение 23.
В программировании часто используются составные операторы присваивания, которые выполняют операцию со значением переменной, а затем присваивают этой переменной полученное новое значение. Составные операторы объединяют арифметический оператор с оператором =. Например:
Составной оператор += выполнил сложение, а затем присвоил переменной w, значение, полученное в результате сложения.
Составные операторы часто используются в циклах.
for x in range (0, 7):
x *= 2
print(x)
0
2
4
6
8
10
12
Это позволяет автоматизировать процесс умножения чисел в заданном диапазоне.
В Python есть составные операторы присваивания для каждой математической операции:
y += 1 # сложение и присваивание
y -= 1 # вычитание и присваивание
y *= 2 # умножение и присваивание
y /= 3 # деление и присваивание
y // = 5 # деление floor и присваивание
y **= 2 # возведение в степень и присваивание
y %= 3 # вывод остатка и присваивание
Операторы присваивания позволяют постепенно увеличить или уменьшить значение, а также автоматизировать некоторые вычисления.
Заключение
Теперь вы умеете выполнять вычисления в Python. Читайте также:
- Типы данных в Python 3
- Преобразование типов данных в Python 3
Сколько раз придется умножить?
Напишите функцию. Она должна принимать число, цифры которого будут перемножаться между собой, пока не получится однозначное число. Функция должна вернуть количество операций умножения, которые потребовались для получения этого однозначного числа.
Примеры
multiplication(39) ➞ 3 # Потому что 3 * 9 = 27, 2 * 7 = 14, 1 * 4 = 4, а 4 - однозначное число. multiplication(999) ➞ 4 # 9 * 9 * 9 = 729, 7 * 2 * 9 = 126, 1 * 2 * 6 = 12, 1 * 2 = 2. multiplication(4) ➞ 0 # Потому что 4 - однозначное число.
Варианты решения
def multiplication(num): return 0 if num < 10 else 1 + multiplication(eval("*".join(str(num))))
from operator import * from functools import * def multiplication(num): if numimport numpy as np def multiplication(num): if len(str(num)) == 1: return 0 return 1 + multiplication(np.prod(np.array([int(x) for x in str(num)])))Умножить первую половину строк матрицы А на вектор x
Дан вектор x размерности N и матрица А размерности 2N x N.
Умножить первую половину строк матрицы А на вектор x. Каждый
столбец из второй половины строк матрицы А умножить на вектор x.
Результат записать в две новые матрицы и посчитать их произведение.
Помогите решить задачу с использованием numpy.Лучшие ответы ( 1 )
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
Ответы с готовыми решениями:Функция: первую половину массива умножить на 2, а вторую на 3
Помогите. Напишите функцию, которая принимает от пользователя массив и возвращает массив, первую.
Умножить матрицу на вектор. Количество строк и столбцов матрицы произвольны
Условие: Умножить матрицу на вектор. Количество строк и столбцов матрицы произвольная. Количество.Первую половину массива (с четным количеством элементов) умножить на 3, а вторую на 2
Помогите с задачкой. Ввести массив вручную(парное количество элементов). Первую половину.Поменяйте местами верхнюю половину строк матрицы и нижнюю половину
Дана матрица с четным числом строк. Поменяйте местами верхнюю половину строк матрицы и нижнюю.Заменить первую горизонтальную половину матрицы на вторую горизонтальную половину
Программа запрашивает число N, затем мы создаем двумерный массив N x N и заполняем их числами.
7279 / 4102 / 1794
Регистрация: 27.03.2020
Сообщений: 6,926
Сообщение было отмечено Jeasdk как решение
Решение
Jeasdk, если верно понял задание
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14import numpy as np n = int(input()) a = np.random.randint(-9,9, (2*n, n)) x = np.random.randint(1,9, n) print(a) print() a1 = a[:n, :n] * x.reshape(-1,1) print(a1) print() a2 = a[n:, :n].T * x.reshape(-1,1) print(a2) print() a1a2 = a1 * a2 print(a1a2)87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
Помогаю со студенческими работами здесьДан вектор x и матрица А. Умножить все нечетные столбцы матрицы А на вектор x в обратном порядке
Всем привет, ребята изучающие и знающие python выручайте. Нужно решить такие задачки: 1.Дан вектор.
Умножить первую строку матрицы на 5
используя подпрограмму умножения элементов строки массива на число,умножить первую строку массива.Отсортировать первую половину массива размера 2*n по убыванию, а вторую половину - по возрастанию
в одномерном массиве размерностью 2*n отсортируйте первую половину массива по убыванию, а вторую.Упорядочить первую половину массива по убыванию, а вторую половину – по возрастанию
Массив содержит 14 действительных чисел. Упорядочить первую половину массива по убыванию, а вторую.Упорядочить первую половину массива по убыванию, а вторую половину – по возрастанию
Массив содержит 14 действительных чисел. Упорядочить первую половину массива по убыванию, а вторую.Как сделать первую половину букв строки большими, а вторую половину - маленькими?
Здравствуйте, я не знаю как сделать первую половину букв строки большими, а вторую половину.Python: Типы данных
Бывают разные способы представлять данные в программах. Есть строки — наборы символов в кавычках вроде "Hello, World!" . Есть целые числа — например, 7 , -198 , 0 . Это две разные категории информации — два разных типа данных. Операция умножения имеет смысл для категории «целые числа», но не для категории «строки»: нет смысла умножать слово «мама» на слово «блокнот».
Тип данных определяет, что можно делать с элементами конкретного множества информации. В этом уроке мы изучим типы данных и узнаем, как работает типизация в Python.
Язык программирования распознает типы данных, поэтому Python не позволит нам умножать строку на строку — нельзя умножать текст на текст. При этом можно умножать целое число на другое целое число. Наличие типов и таких ограничений в языке защищает программы от случайных ошибок.
В отличие от строк, числа оборачивать в кавычки не нужно. Чтобы напечатать число 5, достаточно написать:
print(5) # => 5Число 5 и строка '5' — совершенно разные вещи, хотя вывод у print() для этих данных идентичный. Целые числа ( 1 , 34 , -19 и т.д.) и рациональные числа ( 1.3 , 1.0 , -14.324 и т.д.) — это два отдельных типа данных. Такое разделение связано с особенностями устройства компьютеров. Есть и другие типы, с ними мы познакомимся позже.
Вот еще один пример, но уже с рациональным числом:
print(10.234) # => 10.234Типы данных «строка», «целое число» и «рациональное число» — это примитивные типы, то есть они встроены в сам язык Python. В язык встроены также и некоторые составные типы, но пока мы будем работать только с примитивными. Программисты также могут создавать собственные типы данных.
По-английски строки в программировании называются strings, а строчки текстовых файлов — lines. Например, в коде кода выше есть строчка (line), но нет никаких строк (strings). В русском иногда может быть путаница, поэтому во всех уроках мы будем говорить строка для обозначения типа данных «строка», и строчка для обозначения строчек кода (lines) в файлах.
Задание
Выведите на экран число -0.304 .
Упражнение не проходит проверку — что делать?
Если вы зашли в тупик, то самое время задать вопрос в «Обсуждениях». Как правильно задать вопрос:
- Обязательно приложите вывод тестов, без него практически невозможно понять что не так, даже если вы покажете свой код. Программисты плохо исполняют код в голове, но по полученной ошибке почти всегда понятно, куда смотреть.
В моей среде код работает, а здесь нет
Тесты устроены таким образом, что они проверяют решение разными способами и на разных данных. Часто решение работает с одними входными данными, но не работает с другими. Чтобы разобраться с этим моментом, изучите вкладку «Тесты» и внимательно посмотрите на вывод ошибок, в котором есть подсказки.
Мой код отличается от решения учителя
Это нормально , в программировании одну задачу можно выполнить множеством способов. Если ваш код прошел проверку, то он соответствует условиям задачи.
В редких случаях бывает, что решение подогнано под тесты, но это видно сразу.
Прочитал урок — ничего не понятно
Создавать обучающие материалы, понятные для всех без исключения, довольно сложно. Мы очень стараемся, но всегда есть что улучшать. Если вы встретили материал, который вам непонятен, опишите проблему в «Обсуждениях». Идеально, если вы сформулируете непонятные моменты в виде вопросов. Обычно нам нужно несколько дней для внесения правок.
Кстати, вы тоже можете участвовать в улучшении курсов: внизу есть ссылка на исходный код уроков, который можно править прямо из браузера.
Полезное
- Литерал
- Статья о дробных числах
Определения
- Тип данных — множество данных в коде (разновидность информации). Тип определяет, что можно делать с элементами конкретного множества. Например, целые числа, рациональные числа, строки — это разные типы данных.
- Примитивные типы данных — простые типы, встроенные в сам язык программирования.
- Строка (string) — тип данных, описывающий набор символов (иными словами — текст) например, 'text' или "text"
Нашли ошибку? Есть что добавить? Пулреквесты приветствуются https://github.com/hexlet-basics
Если вы столкнулись с трудностями и не знаете, что делать, задайте вопрос в нашем большом и дружном сообществе
- Привет, Мир!
- Комментарии
- Инструкции (Statements)
- Как мы проверяем ваши решения
- Синтаксические ошибки
- Арифметические операции
- Операторы
- Коммутативная операция
- Композиция операций
- Приоритет
- Числа с плавающей точкой
- Линтер
- Кавычки
- Экранированные последовательности
- Конкатенация
- Кодировка
- Что такое переменная
- Изменение переменной
- Выбор имени переменной
- Ошибки при работе с переменными
- Выражения в определениях
- Переменные и конкатенация
- Именование переменных
- Магические числа
- Константы
- Интерполяция
- Извлечение символов из строки
- Срезы строк
- Multi-line строки
- Типы данных
- Сильная (или Строгая) типизация
- Неизменяемость примитивных типов
- Явное преобразование типов
- Функции и их вызов
- Сигнатура функции
- Аргументы по умолчанию
- Вызов функции — выражение
- Функции с переменным числом параметров
- Детерминированность
- Стандартная библиотека
- Объекты
- Неизменяемость
- Методы как выражения
- Цепочка вызовов
- Создание (определение) функций
- Возврат значений
- Параметры функций
- Необязательные параметры функций
- Именованные аргументы
- Аннотации типов
- Логический тип
- Предикаты
- Комбинирование операций и функций
- Логические операторы
- Отрицание
- Результат логических выражений
- Условная конструкция (if)
- Условная конструкция else
- Конструкция else + if = elif
- Тернарный оператор
- Оператор Match
- Цикл While
- Агрегация данных (Числа)
- Агрегация данных (Строки)
- Обход строк
- Условия внутри тела цикла
- Формирование строк в циклах
- Пограничные случаи
- Синтаксический сахар
- Возврат из циклов
- Цикл For
