โมดูลและฟังก์ชันคณิตศาสตร์ Python | ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ของ Python

Python มีฟังก์ชันในตัวมากมายที่ช่วยให้ผู้ใช้ทำงานหลายอย่างได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ คณิตศาสตร์เป็นโมดูลประเภทหนึ่งใน Python ที่อนุญาตให้ผู้ใช้ใช้ฟังก์ชันหลายอย่างเพื่อการทำงานที่ง่ายขึ้น ฟังก์ชันหลายอย่างถูกกำหนดไว้ในโมดูลของคณิตศาสตร์ โมดูลนี้สร้างขึ้นในภาษาการเขียนโปรแกรม Python และสามารถดำเนินการคำนวณทางคณิตศาสตร์และงานต่างๆ ได้

โมดูลคณิตศาสตร์หลาม

การคำนวณทางคณิตศาสตร์ทั่วไป เช่น การบวก การลบ การคูณ ฯลฯ สามารถทำได้ผ่านตัวดำเนินการในตัว เช่น +, - และ * อย่างไรก็ตาม ตัวดำเนินการไม่ได้มีอยู่ในตัวสำหรับกรณีดังกล่าว เมื่อผู้ใช้ต้องทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับการดำเนินการขั้นสูง เช่น ฟังก์ชันลอการิทึม นิพจน์เลขชี้กำลัง ฯลฯ

ดังนั้นจึงต้องมีวิธีแก้ปัญหาเฉพาะเพื่อให้สามารถดำเนินการทางคณิตศาสตร์ได้อย่างรวดเร็ว โมดูลเฉพาะได้รับการออกแบบใน Python รวมถึงฟังก์ชันหลายอย่างสำหรับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ขั้นสูง โมดูลนี้เรียกว่าโมดูล "คณิตศาสตร์"

โมดูลสามารถเข้าถึงฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน C

อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชันที่กำหนดไว้ในโมดูลคณิตศาสตร์ไม่สามารถใช้กับจำนวนเชิงซ้อนได้ หากผู้ใช้ต้องการใช้ฟังก์ชันเหล่านี้ในจำนวนเชิงซ้อน ก็สามารถใช้ชื่อเดียวกันจากโมดูลอื่นที่เรียกว่า "Cmath" ได้ ความแตกต่างนี้เกิดขึ้นระหว่างคณิตศาสตร์ทั่วไปกับฟังก์ชันจำนวนเชิงซ้อน เนื่องจากผู้ใช้ส่วนใหญ่ไม่อยากเรียนคณิตศาสตร์เป็นจำนวนเชิงซ้อน ฟังก์ชันพื้นฐานของโมดูลคณิตศาสตร์เขียนด้วย CPython และเป็นไปตามมาตรฐาน C

ความพร้อมใช้งานของโมดูลคณิตศาสตร์ช่วยให้ผู้ใช้สามารถคำนวณทางคณิตศาสตร์ในแอปพลิเคชันได้ การใช้งานโมดูลคณิตศาสตร์บางส่วนมีการระบุไว้ด้านล่าง ฟังก์ชันภายในโมดูลคณิตศาสตร์สามารถใช้ได้กับ

• การคำนวณพีชคณิตและการรวมกันโดยใช้แฟคทอเรียล
• การคำนวณความสูงของเสาโดยใช้ฟังก์ชันตรีโกณมิติ
• การคำนวณการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีโดยใช้ฟังก์ชันเลขชี้กำลัง
• การคำนวณความโค้งของสะพานแขวนโดยใช้ฟังก์ชันไฮเปอร์โบลิก
• การแก้สมการเช่นสมการกำลังสอง
• การจำลองฟังก์ชันคาบต่างๆ เช่น คลื่นแสง คลื่นเสียง และโดยการใช้ฟังก์ชันตรีโกณมิติ

ไม่จำเป็นต้องติดตั้งโมดูลคณิตศาสตร์แยกต่างหาก เนื่องจากโมดูลนี้รวมอยู่ใน Python แล้ว อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องนำเข้าโมดูลเพื่อใช้ฟังก์ชันต่างๆ คำสั่งต่อไปนี้สามารถใช้สำหรับการนำเข้าโมดูลคณิตศาสตร์

เรียนรู้ หลักสูตรวิทยาศาสตร์ข้อมูล จากมหาวิทยาลัยชั้นนำของโลก รับโปรแกรม PG สำหรับผู้บริหาร โปรแกรมประกาศนียบัตรขั้นสูง หรือโปรแกรมปริญญาโท เพื่อติดตามอาชีพของคุณอย่างรวดเร็ว

สำรวจหลักสูตรวิทยาศาสตร์ข้อมูลยอดนิยมของเรา

ค่าคงที่โมดูลคณิตศาสตร์

ค่าคงที่จำนวนมากถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าในโมดูลคณิตศาสตร์ Python มีข้อดีหลายประการในการเข้าถึง เนื่องจากค่าคงที่เหล่านี้ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้า จึงไม่จำเป็นต้องมีคำจำกัดความแยกต่างหากในโปรแกรม ซึ่งช่วยประหยัดเวลา ค่าคงที่ต่อไปนี้ถูกกำหนดในโมดูลคณิตศาสตร์

1. ปี่

Pi หรือ π ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของเส้นรอบวงของวงกลมต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลม จำนวน Pi ไม่ใช่เศษส่วนง่าย ๆ เนื่องจากเป็นจำนวนอตรรกยะ นอกจากนี้ยังมีทศนิยมไม่สิ้นสุด แต่โดยทั่วไป ตัวเลขจะอยู่ที่ประมาณ 22/7 หรือค่า 3.141 ใน Python สามารถเข้าถึง Pi ผ่านโมดูลคณิตศาสตร์ผ่านคำสั่ง:

คณิตศาสตร์. ปี่

ข้อดีของ Pi อยู่ที่ว่ามันสามารถใช้ได้ทุกครั้งที่ต้องใช้ Pi ในการคำนวณงานใดๆ เช่น การคำนวณเส้นรอบวงของวงกลมใดๆ ในกรณีเช่นนี้ เส้นรอบวงของวงกลมจะเท่ากับ 2π r ซึ่งสามารถใช้ค่า Pi ได้

นอกจากนี้ พื้นที่ของวงกลมสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร πr² ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่ผู้ใช้ต้องทำการคำนวณเฉพาะใน Python ที่ใช้ค่า Pi ค่าคงที่ Pi ก็สามารถนำเข้าได้โดยตรง

2. เทา

เอกภาพถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนอื่นของเส้นรอบวงของวงกลมต่อรัศมีของวงกลม ค่าคงที่ของเอกภาพเท่ากับค่า2πหรือค่าโดยประมาณที่ 6.28 เป็นจำนวนอตรรกยะคล้ายกับของ π

การคำนวณทางคณิตศาสตร์หลายอย่างต้องใช้ 2π และในกรณีเช่นนี้ เอกภาพก็สามารถใช้ได้

ค่าคงที่ของ tau สามารถเข้าถึงได้ผ่านคำสั่ง math.tau

คล้ายกับ Pi เอกภาพยังเป็นตัวเลขประเภทลอยตัว

3. หมายเลขออยเลอร์

จำนวนออยเลอร์เป็นค่าคงที่อีกประเภทหนึ่งในโมดูลคณิตศาสตร์ซึ่งเป็นฐานของลอการิทึมธรรมชาติ สำหรับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เช่น การคำนวณอัตราการสลายตัวหรืออัตราการเติบโต สามารถใช้ฟังก์ชันต่างๆ ได้ ค่าหมายเลขออยเลอร์มีค่าประมาณ 2.718 นำเข้าหมายเลขได้โดยใช้คำสั่ง “math.e”

4. อินฟินิตี้

เมื่อใดก็ตามที่กล่าวถึงคำว่าอนันต์ จะไม่สามารถกำหนดเป็นตัวเลขได้ อย่างไรก็ตาม เป็นแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่กำหนดสถานการณ์ที่ไร้ขอบเขตหรือบางสิ่งที่ไม่มีที่สิ้นสุด Infinity สามารถใช้ในอัลกอริธึมเมื่อผู้ใช้ต้องการเปรียบเทียบค่าที่กำหนดกับค่าต่ำสุดสัมบูรณ์หรือค่าสูงสุด

ใน Python อินฟินิตี้ถูกกำหนดเป็น math.inf

5. น่าน (ไม่ใช่ตัวเลข)

น่านส่วนใหญ่จะใช้เพื่อกำหนดค่าที่ไม่ใช่ตัวเลข อาจเป็นเพราะผลลัพธ์ของอินพุตที่ไม่ถูกต้อง หรือหากอินพุตตัวเลขเสียหาย ค่าคงที่ของ NaN ถูกกำหนดในเวอร์ชันของ Python 3.5 NaN สามารถเข้าถึงได้ผ่าน math.nan

ฟังก์ชันและวิธีการมากมายรวมอยู่ในโมดูลคณิตศาสตร์ ฟังก์ชันบางอย่างภายในโมดูลคือ:

• เพดาน ()

ฟังก์ชัน ceil() ใช้สำหรับคืนค่าอินทิกรัลซึ่งมีค่าน้อยที่สุด แต่ค่าควรมากกว่าค่าของ Number

• พื้น()

ฟังก์ชัน ceil() ใช้เพื่อคืนค่าอินทิกรัลมากที่สุด แต่ค่าควรน้อยกว่า Number

• แฟบ()

ฟังก์ชัน fabs() ใช้สำหรับส่งคืนค่าสัมบูรณ์ของตัวเลข

• แฟกทอเรียล()

แฟกทอเรียลของฟังก์ชันภายในโมดูลคณิตศาสตร์จะคำนวณแฟกทอเรียลของตัวเลขและคืนค่าแฟกทอเรียล หากไม่ได้ป้อนค่าจำนวนเต็มเพื่อคำนวณแฟกทอเรียล โปรแกรมจะส่งผลให้เกิดข้อความแสดงข้อผิดพลาด

การทำงานของฟังก์ชัน fabs() และ factorial() ในโมดูลคณิตศาสตร์ Python แสดงไว้ด้านล่าง

• copysign (a, b)

ฟังก์ชันนี้ใช้สำหรับส่งคืนจำนวนทศนิยม ตัวเลขจะถูกส่งกลับพร้อมกับค่าของพารามิเตอร์ 'a' ที่มีเครื่องหมาย 'b'

• gcd():

ตัวเลขถูกกล่าวถึงในอาร์กิวเมนต์ สำหรับการคำนวณตัวหารร่วมมากสำหรับตัวเลขสองตัวที่กล่าวถึงในอาร์กิวเมนต์ ฟังก์ชันนี้จะถูกนำมาใช้ อย่างไรก็ตาม ฟังก์ชันนี้เข้ากันได้กับเวอร์ชัน Python 3.5 หรือเวอร์ชันที่สูงกว่า

โปรแกรมแสดงอยู่ด้านล่าง โดยใช้สองฟังก์ชัน copysign(a,b) และ gcd() ในภาษา Python

• คณิตศาสตร์.log()

วิธีการของ Python math log เช่น math.log() ใช้เพื่อคืนค่าลอการิทึมธรรมชาติของตัวเลขใดๆ ที่ระบุ การคำนวณจะทำกับฐาน e

• math.pow(x,y)

วิธี math.pow(x,y) ส่งคืนค่ากำลังของ x เท่ากับค่า y ในกรณีที่ค่า x กลายเป็นศัตรู หรือค่าของ y กลายเป็นไม่ใช่จำนวนเต็ม โปรแกรมจะส่งผลให้เกิด ValueError

• math.modf(x)

เมธอด math.modf(x) ใช้เพื่อส่งคืนส่วนที่เป็นเศษส่วนและส่วนจำนวนเต็มสำหรับตัวแปร x

• ท้าย ()

เมธอด trunc() ใช้เพื่อคืนค่าที่ตัดทอนของจำนวนเต็ม x

• คณิตศาสตร์.cos()

ฟังก์ชัน math.cos() ใช้สำหรับคืนค่าโคไซน์ของตัวเลข

• คณิตศาสตร์ องศา ()

มุมสามารถแปลงเป็นองศาจากเรเดียนผ่านฟังก์ชัน math.degrees()

• math.erf()

สำหรับตัวเลขใดๆ ฟังก์ชันข้อผิดพลาดจะถูกส่งคืนโดยใช้เมธอด math.erf()

• คณิตศาสตร์.isinf(x)

ฟังก์ชันจะส่งกลับค่าจริงหากอินพุต x เป็นอินฟินิตี้ลบหรือบวก มิฉะนั้นฟังก์ชันจะคืนค่าเป็นเท็จ

• math.next after(x,y)

ตัวเลขทศนิยมที่อยู่ถัดจาก x จะถูกส่งกลับที่เคลื่อนที่เข้าหา y

อ่านบทความวิทยาศาสตร์ข้อมูลยอดนิยมของเรา

บทสรุป

บทความนี้กล่าวถึงฟังก์ชันต่างๆ ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าในโมดูลคณิตศาสตร์ใน Python นอกจากนี้ ค่าคงที่จำนวนมากได้รับการกำหนดไว้ล่วงหน้าในโมดูลเพื่อให้คำนวณปัญหาทางคณิตศาสตร์ขั้นสูงได้ง่ายและมีประสิทธิภาพ นอกจากวิธีการเหล่านี้แล้ว ยังมีวิธีอื่นๆ อีกหลายวิธีสำหรับการคำนวณที่แตกต่างกัน

การทำความเข้าใจฟังก์ชันและโมดูลต่างๆ ในภาษาการเขียนโปรแกรม Python จำเป็นต้องเข้าใจภาษา หากคุณสนใจ คุณสามารถตรวจสอบ หลักสูตรประกาศนียบัตรขั้นสูงในหลักสูตร Data Science ที่เปิดสอนโดย upGrad หลักสูตรนี้ออกแบบมาสำหรับมืออาชีพด้านการทำงาน จะช่วยให้คุณมีโครงการในชีวิตจริงและฝึกอบรมคุณในด้านวิทยาศาสตร์ข้อมูล สำหรับคำถามเพิ่มเติม คุณสามารถติดต่อทีมช่วยเหลือของเรา