Как сделать сложение в питоне
Базовые математические операции в Python
У мение эффективно применять математические операции в рамках программирования – важный навык, который необходимо развивать, потому как с числами предстоит работать постоянно. Алгоритмы, функции, теория множеств, алгебра логики, комбинаторика и статистика — программисты пользуются ими регулярно и повсеместно.
Но не всё так страшно. Да, понимание математики на высоком уровне помогает стать высококвалифицированным программистом, но оно не является для этого обязательным условием. Тем не менее базовые вещи знать придётся. А в основе всех мощных математических инструментов лежат простые и понятные операции.
Сложение (+)
И самая простая и понятная из них — сложение. Никаких «подводных камней»: берём два или более чисел, пишем между ними знак » + » и присваиваем результат выражения переменной (или сразу выводим сумму на экран):
x = 5 y = 3 z = x + y print(z) > 8
Сложим несколько вещественных чисел и выведем их на экран без предварительной инициализации результирующей переменной:
q = 4.5 w = 2.5 e = 2.5 r = 0.5 print(q + w + e + r) > 10.0
Вообще говоря, если хотя бы одно из слагаемых — число вещественное, то вещественным будет и весь результат.
num1 = 10 num2 = 15 num3 = 10.0 sum = num1 + num2 + num3 print(sum) > 35.0 print(type(sum)) >
Вычитание (-)
Вычитание – это обратная операция сложению. Оператором выступает знак «-«:
Умножение (*)
Как и две предыдущие операции, умножение в Python не таит в себе никаких скрытых или неочевидных особенностей. Умножаем два или более чисел при помощи оператора «звёздочка» ( * ):
Деление (/)
Сложение, вычитание и умножение тривиальны, а вот с делением не всё так просто. В Python существует три вида деления и столько же разных операторов. Начнём с истинного деления, за которое отвечает оператор » / «. Его главным отличием является то, что, вне зависимости от типов операндов, будет возвращен вещественный результат ( float ).
print(8/2) > 4.0 # делимое и делитель — int числа, а частое — float print(type(8/2)) > print(8/3) > 2.6666666666666665
Этот вид деления наиболее близок к обычному и знакомому нам математическому. И здесь тоже нельзя делить на ноль:
print(8/0) > ZeroDivisionError: division by zero
💁 Немного истории. В старых версиях Питон оператор «/» выполнял операцию классического деления: т.е. он делил целочисленно и усекал дробную часть в том случае, когда делимое и делитель были целыми. Если же операнды принадлежали к множеству вещественных чисел, то проводилось деление с сохранением дробной части, и результат был float.
Разработчики отказались от классического деления в Python 3.0 и вместо него добавили истинное деление. Архитекторы языка пошли на такой шаг по той причине, что в предыдущей модели классического деления результаты напрямую зависели от типов операндов. Из-за этого возникали трудности с их предварительной идентификацией и оценкой, что было особенно критично для Питона, как для языка с динамической типизацией.
Целочисленное деление (//)
print(15//2) # видно, что результат округлился в меньшую сторону > 7 # и остался целочисленным, поскольку и делимое, и делитель — int числа print(type(15//2)) >
При изменении любого из операндов на вещественное число, результат также изменится и станет float :
print(15//3.1) > 4.0 print(type(15//3.1)) >
Об округлении вниз важно помнить, когда работа идёт с отрицательными числами:
На ноль всё ещё нельзя делить:
print(15//0) > ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
Остаток от деления (%)
Остаток от деления ещё называют делением по модулю. Оператор » % » сначала делит, а затем возвращает остаток.
print(21 % 3) > 0 print(21 % 5) > 1 print(21 % 0) > ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero
Остаток может не быть целочисленным:
print(21.3 % 3) > 0.3000000000000007
Но вся прелесть данного оператора заключается не в возвращаемом им значении остатка.
Главная фишка деления по модулю в том, что с его помощью легко проверяется факт делимости одного числа на другое
А отсюда вытекают и проверки на чётность/нечётность:
import random def parity_check(num): «»» функция, проверяющая четность числа. Любое четное число делится на 2 без остатка. «»» if num % 2 == 0: return ‘Число чётное’ else: return ‘Число нечётное’ # сгенерируем случайное число и проверим работу функции rnum = random.randint(0, 100) print(rnum) print(parity_check(rnum)) > 62 > Число чётное
💭 Проверка числа на чётность/нечётность будет часто встречаться в вашей работе.
Возведение в степень (**)
Нетипичный оператор для большинства других языков программирования. Тем он и удобен. Парная «звёздочка» ( ** ) выполняет классическое математическое возведение числа «a» в степень «b»:
a = 2 b = 10 print(a ** b) > 1024
И показатель степени, и основание могут быть отрицательными:
# степень 0.5 аналогична квадратному корню a = 100 b = 0.5 print(a ** b) > 10.0 a = 0.5 b = 2 print(a ** b) > 0.25
Операндов у возведения в степень также может быть несколько. В таком случае, оператор » ** » работает, как право-ассоциативный (т.е. операции выполняются справа-налево):
print(2 ** 2 ** 3) # Сначала выполняется 2 ** 3, а затем уже 2 ** 8. > 256
В завершении — про приоритет операций. Если в выражении используются разные операторы, то порядок их выполнения будет следующим:
Арифметические операции
возведение в степень
И введем несколько определений:
Операнд – то, к чему применяется оператор. Например, в умножении 5 * 2 есть два операнда: левый операнд равен 5, а правый операнд равен 2. Иногда их называют «аргументами» вместо «операндов».
Унарным называется оператор, который применяется к одному операнду.
Обратите внимание как записаны два оператора в одну строчку: они разделены точкой с запятой. Так тоже можно делать. Если каждый оператор начинается с новой строки, то точку с запятой ставить не обязательно, если пишем несколько операторов в одну строчку, то они разделяются точкой с запятой.
Бинарным называется оператор, который применяется к двум операндам.
Тот же минус существует и в бинарной форме:
Конечно, +a это то же самое, что и a, поэтому, в основном, используется унарный минус. По приоритету унарные операции выше бинарных операций. Например, вот такая запись:
означает, что число –a возводится в степень 2, то есть, унарный минус имеет больший приоритет, чем бинарная операция ** возведения в степень.
Если же используются бинарные сложение и вычитание:
то их приоритет становится наименьшим среди всех арифметических операций (они выполняются в последнюю очередь).
Следующая бинарная операция умножение работает так, как мы привыкли ее использовать в математике:
Здесь сначала выполнится умножение, а затем – сложение. Если необходимо изменить приоритет выполнения операций, то используются круглые скобки:
Далее, деление двух чисел (или переменных) можно выполнить двумя способами. Первый – традиционный, делает деление, привычное в математике, например:
получим ожидаемый результат 1,5. Однако те из вас, кто имеет опыт программирования на таких языках как С++ или Java, знают, что при делении двух целочисленных значений, результат также получался целочисленным. Но в Python это не так! Его арифметические операции работают в соответствии с классическими правилами математики и деление здесь – это всегда полноценное деление двух значений, какими бы они ни были.
Однако, если все же требуется выполнить целочисленное деление (то есть, с отбрасыванием дробной части), то используется такой оператор:
И, как видите, теперь результат 1, а не 1,5. Причем, это целочисленное деление будет выполняться и с вещественными числами:
Вот такие два оператора деления существуют в Python.
Если же хотим вычислить остаток от целочисленного деления, то используется оператор:
С положительными целыми числами он работает также как и во многих других языках программирования. Например,
и так далее, мы будем получать числа от 0 до 4. Но с отрицательными числами вычисления будут отличаться от того же языка С++. Например,
то есть, остатки всегда будут положительными в диапазоне от 0 до 4, как это и должно быть по математике.
Все рассмотренные операторы (*, /, //, %) имеют одинаковый приоритет и выполняются слева-направо. То есть, если записать
то это следует интерпретировать как формулу
Следующая операция – возведение в степень. В самом простом варианте она записывается так:
здесь x, y могут быть и дробными числами. Например:
Это будет соответствовать извлечению квадратного корня из 1,96. Если запишем такую конструкцию:
то получим кубический корень из 27. Причем, обратите внимание, круглые скобки у степени здесь обязательны, т.к. приоритет операции ** выше, чем у деления. Если записать вот так:
то это будет эквивалентно такому выражению:
Вот на это следует обращать внимание. И еще один нюанс. Операция возведения в степень выполняется справа-налево. То есть, если записать вот такую строчку:
Это будет эквивалентно степени:
Сначала (справа) вычисляется 3**2 = 9, а затем, 2**9 = 512. Все остальные арифметические операции работают слева-направо.
Используя оператор присваивания совместно с арифметическими операторами, можно выполнять некоторые полезные арифметические преобразования переменных. Например, очень часто требуется увеличить или уменьшить некую переменную на определенное число. Это можно сделать вот так:
Но, можно и короче, вот так:
Они довольно часто используются в программировании. Также, помимо сложения и вычитания, можно записывать и такие выражения:
То есть, здесь до оператора присваивания можно записывать любую арифметическую операцию.
Все рассмотренные арифметические операции можно выполнять и с комплексными числами:
Кроме операции целочисленного деления // и вычисления остатка от деления %. Дополнительно у объектов комплексных чисел есть свойства:
для взятия действительной и мнимой части. И полезный метод:
для получения комплексно-сопряженного числа.
В языке Python имеются встроенные функции для работы с числами. Наиболее полезные, следующие:
Также в языке Python имеется стандартная библиотека math, которая содержит большое количество стандартных математических функций. Чтобы ей воспользоваться, необходимо вначале программы подключить эту библиотеку. Делается это с помощью ключевого слова import, за которым указывается имя библиотеки:
После этого становятся доступными следующие полезные функции:
