[Python] math库的使用

忘是亡心i 2023-10-02 19:12 67阅读 0赞

#### 目录 ####

*  math 库概述
 *  math 库解析

## math 库概述 ##

**math** 库是 **Python** 提供的内置数学类函数库，因为复数类型常用于科学计算，一般计算并不常用，因此 **math** 库不支持复数类型，仅支持整数和浮点数运算。**math** 库一共提供了 **4** 个数学常数和 **44** 个函数。**44** 个函数分为 **4** 类，包括 **16** 个数值表示函数、**8** 个幂对数函数、**16** 个三角对数函数和 **4** 个高等特殊函数。

**math** 库中函数数量较多，我们在学习过程中只需要逐个理解函数功能，记住个别常用函数即可。实际编程中，如果需要采用 **math** 库，可以随时查看 **math** 库快速参考。

**math** 库中的函数不能直接使用，需要首先使用保留字 **import** 引用该库，引用方式如下。  
第一种：  
**import math**  
对 **math** 库中函数采用 **math.<b>()** 形式使用，例如：

import math
    a=math.ceil(10.2)		#向上取整
    print(a)

> 11

第二种：  
**from math import <函数名>**  
对 **math** 库中函数可以直接采用 **<函数名>()** 形式使用，例如：

from math import floor
    a=floor(10.2)		#向下取整
    print(a)

> 10

第二种的另一种形式是 from math import \* 。如果采用这种方式引入 **math** 库，**math** 库中所有函数可以采用 **<函数名>()** 形式直接使用。

**math** 库及其他函数库的引用都可以自由选取这两种方式实现。

## math 库解析 ##

**math** 库的数学常数（共 4 个）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>常数</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>math.pi</td> 
   <td>圆周率，值为 <strong>3.141 592 653 589 793</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.e</td> 
   <td>自然对数，值为 <strong>2.718 281 828 459 045</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.inf</td> 
   <td>正无穷大，负无穷大为 <strong>- math.inf</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.nan</td> 
   <td>非浮点数标记，<strong>NaN</strong> (Not a Number)</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**math** 库的数值表示函数（共 16 个）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>math.fabs(x)</td> 
   <td>返回 x 的绝对值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.fmod(x,y)</td> 
   <td>返回 x 与 y 的摸</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.fsum([x,y,…])</td> 
   <td>浮点数精确求和</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.ceil(x)</td> 
   <td>向上取整，返回不小于 x 的最小整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.floor(x)</td> 
   <td>向下取整，返回不大于 x 的最大整数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.factorial(x)</td> 
   <td>返回 x 的阶乘，如果 x 是小数或负数，返回 ValueError</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.gcd(a,b)</td> 
   <td>返回 a 与 b 的最大公约数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.frexp(x)</td> 
   <td>表示 x = m*2<sup>e</sup>，返回（m,e)，当 x =0，返回（0.0，0）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.ldexp(x,i)</td> 
   <td>返回 x*2<sup>i</sup> 运算值，math.frexp(x) 函数的反运算</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.modf(x)</td> 
   <td>返回 x 的小数和整数部分</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.trunc(x)</td> 
   <td>返回 x 的整数部分</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.copysign(x,y)</td> 
   <td>用数值 y 的正负号替换数值 x 的正负号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.isclose(a,b)</td> 
   <td>比较 a 和 b 的相似性，返回 True 或 False</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.isfinite(x)</td> 
   <td>当 x 不是无穷大或 NaN，返回 True；否则，返回 False</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.isinf(x)</td> 
   <td>当 x 为正负无穷大，返回 True；否则，返回 False</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.isnan(x)</td> 
   <td>当 x 是 NaN，返回 True；否则返回 False</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**math.fsum(\[x,y,…\])** 函数在数学求和运算中十分有用，例如：

a=0.1 + 0.2 + 0.3
    print(a)

> 0.6000000000000001

import math
    a=math.fsum([0.1, 0.2, 0.3])
    print(a)

> 0.6

浮点数，如 0.1、0.2 和 0.3，在 **Python** 解释器内部表示时存在一个小数点后若干位的精度尾数，当浮点数进行运算时，这个精度尾数可能会影响输出结果。因此，在涉及浮点数运算及结果比较时，建议采用 **math** 库提供的函数，而不直接使用 **Python** 提供的运算符。

**math** 库的幂对数函数（共 8 个）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>数学表示</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>math.pow(x,y)</td> 
   <td>x<sup>y</sup></td> 
   <td>返回 x 的 y 次幂</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.exp(x)</td> 
   <td>e<sup>x</sup></td> 
   <td>返回 e 的 x 次幂，<strong>e</strong> 是自然对数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.expml(x)</td> 
   <td>e<sup>x</sup>-1</td> 
   <td>返回 <strong>e</strong> 的 <strong>x</strong> 次幂减 <strong>1</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.sqrt(x)</td> 
   <td>√x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的平方根</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.log(x[,base])</td> 
   <td>log<sub>base</sub>x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的对数值，只输入 <strong>x</strong> 时，返回自然对数，即 <strong>ln x</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.log1p(x)</td> 
   <td>ln(1+x)</td> 
   <td>返回 <strong>1+x</strong> 的自然对数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.log2(x)</td> 
   <td>log<sub>2</sub>x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的 <strong>2</strong> 对数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.log10(x)</td> 
   <td>log<sub>10</sub>x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的 <strong>10</strong> 对数值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**math** 库的三角运算函数（共 16 个）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>数学表示</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>math.degrees(x)</td> 
   <td>无</td> 
   <td>角度 <strong>x</strong> 的弧度值转角度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.radians(x)</td> 
   <td>无</td> 
   <td>角度 <strong>x</strong> 的角度值转弧度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.hypot(x,y)</td> 
   <td>√x<sup>2</sup>+y<sup>2</sup></td> 
   <td>返回 （x,y) 坐标到原点的距离</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.sin(x)</td> 
   <td>sin x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的正弦函数值，<strong>x</strong> 是弧度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.cos(x)</td> 
   <td>cos x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的余弦函数值，<strong>x</strong> 是弧度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.tan(x)</td> 
   <td>tan x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的正切函数值，<strong>x</strong> 是弧度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.asin(x)</td> 
   <td>arcsin x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的反正弦函数值，<strong>x</strong> 是弧度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.acos(x)</td> 
   <td>arccos x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的反余弦函数值，<strong>x</strong> 是弧度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.atan(x)</td> 
   <td>arctan x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的反正切函数值，<strong>x</strong> 是弧度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.atan2(x,y)</td> 
   <td>arctan y/x</td> 
   <td>返回 <strong>y/x</strong> 的反正切函数值，<strong>x</strong> 是弧度值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.sinh(x)</td> 
   <td>sinh x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的双曲正弦函数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.cosh(x)</td> 
   <td>cosh x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的双曲余弦函数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.tanh(x)</td> 
   <td>tanh x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的双曲正切函数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.asinh(x)</td> 
   <td>atcsinh x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的反双曲正弦函数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.acosh(x)</td> 
   <td>arccosh x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的反双曲余弦函数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.atanh(x)</td> 
   <td>arctanh x</td> 
   <td>返回 <strong>x</strong> 的反双曲正切函数值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**math** 库的高等特殊函数（共 4 个）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>math.erf(x)</td> 
   <td>高斯误差函数，应用于概率论、统计学等领域</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.erfc(x)</td> 
   <td>余补高斯误差函数，<strong>math.erfc(x)= 1 - math.erf(x)</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.gamma(x)</td> 
   <td>伽玛（Gamma）函数，也叫欧拉第二积分函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math.lgamma(x)</td> 
   <td>伽玛函数的自然对数</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

这次的分享就到这里啦，加油！