Python科學計算及應用課件：Python科學計算基礎

Python科學計算及應用

Python科學計算基礎Python數(shù)字類型2.2運算符2.3Python標識符與編碼2.1常用標準庫2.4

Python科學計算基礎2.1.1標識符標識符由字母、下劃線和數(shù)字組成，且不能以數(shù)字開頭的符號串。2.1Python標識符與編碼合法的標識符：UserID

name

mode12

user_age思考：下面哪些是標識符？為什么？fromNo12from#12my_Booleanmy-BooleanObj22ndObjmyIntMike2jackMy_tExt_testtest!32haha(da)ttintjack_rosejack&roseG.U.I2.1.2命名規(guī)范

見名知意表示名字就用標識符name,表示學生用標識符student等駝峰命名法小駝峰命名法：myName、aDog大駝峰命名法：FirstName、LastName下劃線表示法

用下劃線“_”分隔開，例如my_name，your_Family2.1Python標識符與編碼2.1.3關鍵字通過命令keyword.kwlist查看當前系統(tǒng)中的關鍵字2.1Python標識符與編碼2.1.4編碼2.1Python標識符與編碼ASCII編碼

AmericanStandardCodeforInformationInterchange一個字節(jié)表示一個ASCII碼，共有256種符號GB2312與GBK

GB2312-1980,收錄6千多個漢字，使用非常普遍。GBK（K表示擴展），可表示2萬多個漢字和圖形符號。Unicode標準碼

統(tǒng)一碼（UniversalMultiple-OctetCodedCharacterSet）常用2字節(jié)表示1個字符（偏僻的字符，就需要4個字節(jié))）UTF-8編碼

UTF（UnicodeTransformationFormat）

UTF-8編碼是一種可“變長”的編碼格式，即把英文變長為1個字節(jié)，而漢字用3個字節(jié)表示。a='中國'#a是unicode類型b=a.encode('utf-8')#b是utf-8類型c=a.encode('gbk')#c是gbk類型print(a,b,c)#中國b'\xe4\xb8\xad\xe5\x9b\xbd'b'\xd6\xd0\xb9\xfa'print(type(a),type(b),type(c))#<class'str'><class'bytes'><class'bytes'>d=b.decode('utf-8')e=c.decode('gbk')print(d,e)#中國

中國2.1Python標識符與編碼2.2Python數(shù)字類型2.2.1數(shù)字變量

整型（int）二進制：以0b開頭，如0b11011表示10進制的27。八進制：以0o開頭，如0o33表示10進制的27。十進制：通常數(shù)學上的寫法，如100，99等。十六進制：以0x開頭，如：0x1b表示10進制的27。浮點型（float）浮點型由整數(shù)部分與小數(shù)部分組成，浮點型也可以使用科學計數(shù)法表示（如2.7e2=2.7x102=270），又如：0.0、25.2、-2.9、-33.5e-10、12e+15等都是浮點型。2.2.1數(shù)字變量布爾型（bool）布爾型其值或為真True，或為假False。（注意True，F(xiàn)alse首字母大寫），在Python3中，True用1表示，F(xiàn)alse用0表示，可以和數(shù)字型進行運算，如True+2值是3，F(xiàn)alse-2的值就是-2。字節(jié)型（bytes）bytes是Python3新增類型，以字節(jié)序列存儲數(shù)據(jù)。bytes類型常用來存儲圖片、音頻、視頻等二進制格式的文件網(wǎng)絡通信中也常用bytes類型數(shù)據(jù)。

表示字節(jié)類型對象，如b"HelloWorld"，b'\xe6‘b"\x01\x02\x03"復數(shù)類型（complex）

用a+bj，或者complex(a,b)表示，如8+3.15j、4.23e-3+5jcomplex(3,4)表示復數(shù)2.2Python數(shù)字類型print(type(123))#結(jié)果為：<class'int'>print(type(1.12))#結(jié)果為：<class'float'>print(type(3j+1))#結(jié)果為：<class'complex'>print(type(b'123'))#結(jié)果為：<class'bytes'>print(type(True))#結(jié)果為：<class'bool'>數(shù)字變量如5，9，9.0，math.pi（圓周率），math.e（自然常數(shù)）注意：（1）2是整型對象，2.0是浮點型對象。（2）=稱為賦值運算符，左邊只能是變量，右邊可以是常量，變量及其表達式等。2.2Python數(shù)字類型算術運算2.3運算符運算符描述示例（a=1,b=2）+相加運算a+b輸出結(jié)果3-取負或相減運算a-b輸出結(jié)果-1*相乘或重復運算a*b輸出結(jié)果2/相除運算b/a輸出結(jié)果2//整除運算9//2輸出結(jié)果4,9.0//2.0輸出結(jié)果4.0%取余運算b%a輸出結(jié)果0**冪運算a**b為1的2次方，輸出結(jié)果1賦值運算運算符描述示例=賦值num=1+2*3結(jié)果num的值為7+=加法賦值c+=a等效于c=c+a-=減法賦值c-=a等效于c=c-a*=乘法賦值c*=a等效于c=c*a/=除法賦值c/=a等效于c=c/a%=取模賦值c%=a等效于c=c%a**=冪賦值c**=a等效于c=c**a//=取整除賦值c//=a等效于c=c//a

2.3運算符關系運算運算符描述示例結(jié)果==檢查兩個操作數(shù)的值是否相等，如果是則條件變?yōu)檎?。如a=3,b=3則（a==b)True!=檢查兩個操作數(shù)的值是否相等，如果值不相等，則條件變?yōu)檎?。如a=1,b=3則(a!=b)True>

檢查左操作數(shù)的值是否大于右操作數(shù)的值，如果是，則條件成立。如a=7,b=3則(a>b)True<

檢查左操作數(shù)的值是否小于右操作數(shù)的值，如果是，則條件成立。如a=7,b=3則(a<b)False>=檢查左操作數(shù)的值是否大于或等于右操作數(shù)的值，如果是，則條件成立。如a=3,b=3則(a>=b)True<=檢查左操作數(shù)的值是否小于或等于右操作數(shù)的值，如果是，則條件成立。如a=3,b=3則(a<=b)True2.3運算符邏輯運算運算符表達式求值特點andxandy如果x為False，xandy返回False，否則它返回y的計算值。orxory如果x是True，它返回True，否則它返回y的計算值。notnotx如果x為True，返回False。如果x為False，它返回True。print(3or2)#結(jié)果是3print(0or100)#結(jié)果是100print(1and2)#結(jié)果是2print(3and0)#結(jié)果是0print(0and2)#結(jié)果是0print(3and2)#結(jié)果是2print(1>2and3or4and3<2ornot4>5)#結(jié)果是True2.3運算符成員與身份運算運算符描述示例in如果在指定的序列中找到值返回True，否則返回False。xiny，x在y序列中，返回True。notin如果在指定的序列中沒有找到值返回True，否則返回False。xnoty，x不在y序列中，返回True。運算符描述示例isis是判斷兩個標識符是不是引用同一個對象。xisy，如果id(x)等于id(y)，返回True。isnotisnot是判斷兩個標識符是不是引用不同對象。xisnoty，如果id(x)不等于id(y)，返回True。2.3運算符str1="Chinaisagreatcountry!"print("China"instr1)#Trueset1={'小米','華為','oppo','vivo'}print("apple"notinstr1)#Truelist1=['聶海勝','劉伯明','湯洪波']print('湯洪波'inlist1)#True

list2=[1,2,3]list3=[1,2,3]print("list1和list2是否同一個對象：",list2islist3)#Falseprint("list1和list2的值是否相等：",list2==list3)#True2.3運算符2.4.1math庫2.4常用標準庫

數(shù)學常數(shù)math.e#自然常數(shù)e

math.pi#圓周率pimath.inf#無窮大，負無窮大為-math.infmath.nan#非浮點數(shù)，nan（notanumber）

三角函數(shù)math.sin(x)，math.cos(x)，math.tan(x)math.asin(x)，math.acos(x)，math.atan(x)

角度和弧度互換math.degrees(x)：將角度

x

從弧度轉(zhuǎn)換為度數(shù)，math.radians(x)：將角度

x

從度數(shù)轉(zhuǎn)換為弧度。

雙曲函數(shù)math.sinh(x)，math.cosh(x)，math.tanh(x)math.asinh(x)，math.acosh(x)，math.atanh(x)2.4.1math庫2.4常用標準庫其他常用函數(shù)函數(shù)作用示例fabs(a)取絕對值abs(-2.123)#2.123ceil(x)對x向上取整ceil(1.2)#2floor(x)對x向下取整floor(1.2)#1log(x[,base])對數(shù)，默認基底為e?？梢孕薷腷aselog(100,10)#2sqrt(x)平方根sqrt(9)#3.0divmod(a,b)取商和余數(shù)divmod(5,2)#(2,1)pow(a,b)取乘方數(shù)pow(2,3)#8round(a,b)取指定位數(shù)的小數(shù)，a代表浮點數(shù)，b代表要保留的位數(shù)round(3.1415926,2)#3.142.4.1math庫2.4常用標準庫例2.4

編寫程序，已知x=1.8，使用math庫計算y=sinxcosx+4lnxfrommathimportsin,cos,logx=1.8y=sin(x)*cos(x)+4*log(x)#log是以e為底的對數(shù)print(y)例2.3根據(jù)圓的半徑為3，根據(jù)面積公式計算面積importmathr=3S=math.pi*r*rprint(S)2.4.2random庫2.4常用標準庫

數(shù)學常數(shù)math.e#自然常數(shù)e

math.pi#圓周率pimath.inf#無窮大，負無窮大為-math.infmath.nan#非浮點數(shù)，nan（notanumber）

三角函數(shù)math.sin(x)，math.cos(x)，math.tan(x)math.asin(x)，math.acos(x)，math.atan(x)

角度和弧度互換math.degrees(x)：將角度

x

從弧度轉(zhuǎn)換為度數(shù)，math.radians(x)：將角度

x

從度數(shù)轉(zhuǎn)換為弧度。

雙曲函數(shù)math.sinh(x)，math.cosh(x)，math.tanh(x)math.asinh(x)，math.acosh(x)，math.atanh(x)2.4常用標準庫random.seed(a)

作用是設置初始化隨機數(shù)種子，a是隨機數(shù)種子,可以是整數(shù)或浮點數(shù)，random.random()

作用是生成一個[0.0,1.0)之間的隨機小數(shù)。random.randint(a,b)

作用是生成一個[a,b]之間的隨機整數(shù)，參數(shù)a表示隨機區(qū)間的開始值,參數(shù)b表示隨機區(qū)間的結(jié)束值，隨機數(shù)包含結(jié)束值。random.randrange(start,stop[,step])

作用是生成一個[start,stop)之間以step為步長的隨機整數(shù)。2.4.2random庫2.4常用標準庫random.choice(seq)

作用是從序列類型(例如列表)seq中隨機返回一個元素，參數(shù)seq表示序列類型。random.shuffle(seq)

作用是從序列類型seq中元素隨機排列，返回打亂后的序列，參數(shù)seq表示序列類型，調(diào)用該函數(shù)后，序列類型變量seq將被改變。

random.sample(seq,n)

作用是從序列seq中選擇n個隨機的元素2.4.2random庫2.4常用標準庫例2.6

利用random庫常用隨機函數(shù)生成一些隨機數(shù)importrandomx=random.random()#random()隨機生成一個[0,1)之間的隨機數(shù)y=random.random()print(x,y*10)m=random.randint(0,10)#randint()隨機生成一個[0:10]之間的整數(shù)print(m)print(random.randrange(100,120,2))#輸出100~120間的偶數(shù)st1=random.choice([5,6,7,8,11,22,55])

st2=random.choice('adadfaifhasui')print(st1,st2)sli=random.sample([3,4,5,6,7,66,88],2)print(sli)#sample(a,b)隨機獲取a中指定b長度的片段lst=[1,2,4,5,6,9]random.shuffle(lst)print(lst)#shuffle()將一個列表內(nèi)的元素順序打亂

2.4.2random庫2.4.3time庫2.4常用標準庫time()函數(shù)

用于返回當前時間的時間戳(從1970年1月1日00時00分00秒到現(xiàn)在的浮點秒數(shù))。localtime([secs])

函數(shù)

作用是格式化時間戳為本地時間(struct_time類型）。如果secs參數(shù)未傳入，就以當前時間為