Python基础知识：数字类型及数学函数详解

在开启Python系列学习之后，我们就大概讲了数字类型及数学函数的基础语法。这一篇博客，我们就将详细介绍Python中的数字类型、数学函数、随机数函数、三角函数以及数学常量，同时，为大家提供一些示例代码帮助大家更好地理解它们的用法。

目录

1. 数字类型（Numeric Types）

2. 数字运算符的应用

3. 数学函数

4. 随机数函数

5. 数学常量

1. 数字类型（Numeric Types）

前面我们讲过，Python中有几种主要的数字类型，包括整数（int）、浮点数（float）、复数（complex），三大类型，其中int类型又包括一个子类bool(布尔值)。那么对于这三种类型，介绍大概如下：

• 整数：不包含小数点的数字，用于表示整数值。例如 1、-5、1000 等。
• 浮点数：包含小数点的数字，用于表示带有小数点的数字。例如 3.14、-0.65、1e6 等。
• 复数：由实数部分和虚数部分组成的数字，虚数部分以 "j" 或 "J" 结尾。例如 1+2j、3-4j 等。

让我们一起来看看它们的用法和示例代码：

# 判断数字类型
print(type(1))  # <class 'int'>
print(type(3.14))  # <class 'float'>
print(type(1+2j))  # <class 'complex'>

# 数字类型转换
a = 10
b = 3.14
c = 1+2j

print(int(b))  # 3
print(float(a))  # 10.0
print(complex(a))  # (10+0j)

输出结果：

<class 'int'>
<class 'float'>
<class 'complex'>
<class 'bool'>
3
10.0
(10+0j)

这里可以看到，type()函数，用于判断数字的类型。下面我们使用issubclass() 函数来检查 bool 是否是 int 的子类。

# 使用 issubclass() 函数来检查 bool 是否是 int 的子类
print(issubclass(bool, int))  # 输出：True

这里大家可以去试试。

2. 数字运算符的应用

算术运算符用于执行数学运算，逻辑就是按照数学逻辑处理，包括加减乘除、幂运算、取余数等。下面这张列表列出了一些常用的算术运算。

示例代码：

a = 10
b = 3

# 加法
print(a + b)  # 输出：13

# 减法
print(a - b)  # 输出：7

# 乘法
print(a * b)  # 输出：30

# 除法
print(a / b)  # 输出：3.3333333333333335

# 整除
print(a // b)  # 输出：3

# 取模
print(a % b)  # 输出：1

# 指数
print(a ** b)  # 输出：1000

3. 数学函数

这里我们主要讲两个数学函数，一个是Python标准库中的数学函数，另一个是math模块中的数学函数。

下表列出了 Python 标准库中常用的数学函数对比math模块的数学函数，包括函数说明和示例代码。

注意： math模块主要包含围绕平台C数学库函数的简单包装器。特殊情况下的行为在适当情况下遵循C99标准的附录F。

math模块中的函数，返回值均为浮点数，除非另有明确说明。
如果你需要计算复数，请使用 cmath 模块中的同名函数。

以上表格仅列出了部分常用的数学函数，更多函数请参考Python官方文档:  https://docs.python.org/zh-cn/3/library/math.html。

以下是几个数学函数的示例代码：

a. `log(x)`：返回x的自然对数

# 计算10的自然对数
x = 10
result = math.log(x)
print(f"log({x}) = {result}")

# 计算e的自然对数
x = math.e
result = math.log(x)
print(f"log({x}) = {result}")

b. `radians(x)`：将角度转换为弧度

import math
# 将90度转换为弧度
angle = 90
result = math.radians(angle)
print(f"radians({angle}) = {result}")

# 将180度转换为弧度
angle = 180
result = math.radians(angle)
print(f"radians({angle}) = {result}")

c. `cos(x)`：返回x的余弦值

import math

# 计算π/2的余弦值
x = math.pi / 2
result = math.cos(x)
print(f"cos({x}) = {result}")

# 计算π的余弦值
x = math.pi
result = math.cos(x)
print(f"cos({x}) = {result}")

d. `sin(x)`：返回x的正弦值

import math

# 计算π/2的正弦值
x = math.pi / 2
result = math.sin(x)
print(f"sin({x}) = {result}")

# 计算π的正弦值
x = math.pi
result = math.sin(x)
print(f"sin({x}) = {result}")

e. `sqrt(x)`：返回x的平方根

import math

# 计算4的平方根
x = 4
result = math.sqrt(x)
print(f"sqrt({x}) = {result}")

# 计算9的平方根
x = 9
result = math.sqrt(x)
print(f"sqrt({x}) = {result}")

f. `exp(x)`：返回e的x次方

import math

# 计算e的1次方
x = 1
result = math.exp(x)
print(f"exp({x}) = {result}")

# 计算e的2次方
x = 2
result = math.exp(x)
print(f"exp({x}) = {result}")

以上代码演示了如何使用Python math 模块中的几个数学函数，标准库中的也类似，不需要math即可。

4. 随机数函数

在许多应用中，我们需要生成随机数。Python的random模块提供了丰富的随机数函数，用于生成随机的整数胡或则随机的浮点数等。

示例代码：

# 返回[0.0, 1.0)范围内的随机浮点数
import random
num = random.random()
print(num)

#返回[a, b]范围内的随机整数
num = random.randint(1, 10)
print(num)

#返回[a, b]范围内的随机浮点数
num = random.uniform(1.5, 5.5)
print(num)

#从序列中随机选择一个元素
items = [1, 2, 3, 4, 5]
chosen = random.choice(items)
print(chosen)

#将序列中的元素随机排序
items = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(items)
print(items)

#从总体中选择k个独立的随机元素
items = [1, 2, 3, 4, 5]
chosen = random.sample(items, 3)
print(chosen)

5. 数学常量

Python中一些数学常量，也是数字运算中常用的，在Python中math模块中定义的常用数学常量。通过导入math模块，可以使用这些常量进行数学运算和计算。下面列出一些，供大家参考：

示例代码：

import math

# 数学常量示例
print("圆周率 (π) =", math.pi)
print("自然对数的底 (e) =", math.e)
print("双倍圆周率 (τ) =", math.tau)
print("无穷大 =", math.inf)
print("非数字 =", math.nan)

那么，关于数字及其数学函数的讲解和示例代码，基本上讲完了，大家可以尝试着跟着代码一起学习，如果后面还有补充的，我将继续为大家分享。

感谢您的关注，我们下一篇文章将继续学习记录python的下一个知识点。

如果感觉阅读对您还有些作用，可以评论留言，关注我。谢谢您的阅读！

往期学习：

Python安装教程（版本3.8.10）windows10

Linux系统：安装Conda（miniconda）

Conda快速安装的解决方法（Mamba安装）

VSCode安装教程（版本：1.87.0）Windows10

Python基础语法：从入门到精通的必备指南

Python的基本数据类型

Python数据类型间的转换（隐式、显式）-CSDN博客

Python基础知识：运算符详解-CSDN博客