Python科学计算及应用课件：Python科学计算基础

Python科学计算及应用

Python科学计算基础Python数字类型2.2运算符2.3Python标识符与编码2.1常用标准库2.4

Python科学计算基础2.1.1标识符标识符由字母、下划线和数字组成，且不能以数字开头的符号串。2.1Python标识符与编码合法的标识符：UserID

name

mode12

user_age思考：下面哪些是标识符？为什么？fromNo12from#12my_Booleanmy-BooleanObj22ndObjmyIntMike2jackMy_tExt_testtest!32haha(da)ttintjack_rosejack&roseG.U.I2.1.2命名规范

见名知意表示名字就用标识符name,表示学生用标识符student等驼峰命名法小驼峰命名法：myName、aDog大驼峰命名法：FirstName、LastName下划线表示法

用下划线“_”分隔开，例如my_name，your_Family2.1Python标识符与编码2.1.3关键字通过命令keyword.kwlist查看当前系统中的关键字2.1Python标识符与编码2.1.4编码2.1Python标识符与编码ASCII编码

AmericanStandardCodeforInformationInterchange一个字节表示一个ASCII码，共有256种符号GB2312与GBK

GB2312-1980,收录6千多个汉字，使用非常普遍。GBK（K表示扩展），可表示2万多个汉字和图形符号。Unicode标准码

统一码（UniversalMultiple-OctetCodedCharacterSet）常用2字节表示1个字符（偏僻的字符，就需要4个字节)）UTF-8编码

UTF（UnicodeTransformationFormat）

UTF-8编码是一种可“变长”的编码格式，即把英文变长为1个字节，而汉字用3个字节表示。a='中国'#a是unicode类型b=a.encode('utf-8')#b是utf-8类型c=a.encode('gbk')#c是gbk类型print(a,b,c)#中国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)#中国

中国2.1Python标识符与编码2.2Python数字类型2.2.1数字变量

整型（int）二进制：以0b开头，如0b11011表示10进制的27。八进制：以0o开头，如0o33表示10进制的27。十进制：通常数学上的写法，如100，99等。十六进制：以0x开头，如：0x1b表示10进制的27。浮点型（float）浮点型由整数部分与小数部分组成，浮点型也可以使用科学计数法表示（如2.7e2=2.7x102=270），又如：0.0、25.2、-2.9、-33.5e-10、12e+15等都是浮点型。2.2.1数字变量布尔型（bool）布尔型其值或为真True，或为假False。（注意True，False首字母大写），在Python3中，True用1表示，False用0表示，可以和数字型进行运算，如True+2值是3，False-2的值就是-2。字节型（bytes）bytes是Python3新增类型，以字节序列存储数据。bytes类型常用来存储图片、音频、视频等二进制格式的文件网络通信中也常用bytes类型数据。

表示字节类型对象，如b"HelloWorld"，b'\xe6‘b"\x01\x02\x03"复数类型（complex）

用a+bj，或者complex(a,b)表示，如8+3.15j、4.23e-3+5jcomplex(3,4)表示复数2.2Python数字类型print(type(123))#结果为：<class'int'>print(type(1.12))#结果为：<class'float'>print(type(3j+1))#结果为：<class'complex'>print(type(b'123'))#结果为：<class'bytes'>print(type(True))#结果为：<class'bool'>数字变量如5，9，9.0，math.pi（圆周率），math.e（自然常数）注意：（1）2是整型对象，2.0是浮点型对象。（2）=称为赋值运算符，左边只能是变量，右边可以是常量，变量及其表达式等。2.2Python数字类型算术运算2.3运算符运算符描述示例（a=1,b=2）+相加运算a+b输出结果3-取负或相减运算a-b输出结果-1*相乘或重复运算a*b输出结果2/相除运算b/a输出结果2//整除运算9//2输出结果4,9.0//2.0输出结果4.0%取余运算b%a输出结果0**幂运算a**b为1的2次方，输出结果1赋值运算运算符描述示例=赋值num=1+2*3结果num的值为7+=加法赋值c+=a等效于c=c+a-=减法赋值c-=a等效于c=c-a*=乘法赋值c*=a等效于c=c*a/=除法赋值c/=a等效于c=c/a%=取模赋值c%=a等效于c=c%a**=幂赋值c**=a等效于c=c**a//=取整除赋值c//=a等效于c=c//a

2.3运算符关系运算运算符描述示例结果==检查两个操作数的值是否相等，如果是则条件变为真。如a=3,b=3则（a==b)True!=检查两个操作数的值是否相等，如果值不相等，则条件变为真。如a=1,b=3则(a!=b)True>

检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是，则条件成立。如a=7,b=3则(a>b)True<

检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是，则条件成立。如a=7,b=3则(a<b)False>=检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是，则条件成立。如a=3,b=3则(a>=b)True<=检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是，则条件成立。如a=3,b=3则(a<=b)True2.3运算符逻辑运算运算符表达式求值特点andxandy如果x为False，xandy返回False，否则它返回y的计算值。orxory如果x是True，它返回True，否则它返回y的计算值。notnotx如果x为True，返回False。如果x为False，它返回True。print(3or2)#结果是3print(0or100)#结果是100print(1and2)#结果是2print(3and0)#结果是0print(0and2)#结果是0print(3and2)#结果是2print(1>2and3or4and3<2ornot4>5)#结果是True2.3运算符成员与身份运算运算符描述示例in如果在指定的序列中找到值返回True，否则返回False。xiny，x在y序列中，返回True。notin如果在指定的序列中没有找到值返回True，否则返回False。xnoty，x不在y序列中，返回True。运算符描述示例isis是判断两个标识符是不是引用同一个对象。xisy，如果id(x)等于id(y)，返回True。isnotisnot是判断两个标识符是不是引用不同对象。xisnoty，如果id(x)不等于id(y)，返回True。2.3运算符str1="Chinaisagreatcountry!"print("China"instr1)#Trueset1={'小米','华为','oppo','vivo'}print("apple"notinstr1)#Truelist1=['聂海胜','刘伯明','汤洪波']print('汤洪波'inlist1)#True

list2=[1,2,3]list3=[1,2,3]print("list1和list2是否同一个对象：",list2islist3)#Falseprint("list1和list2的值是否相等：",list2==list3)#True2.3运算符2.4.1math库2.4常用标准库

数学常数math.e#自然常数e

math.pi#圆周率pimath.inf#无穷大，负无穷大为-math.infmath.nan#非浮点数，nan（notanumber）

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

角度和弧度互换math.degrees(x)：将角度

x

从弧度转换为度数，math.radians(x)：将角度

x

从度数转换为弧度。

双曲函数math.sinh(x)，math.cosh(x)，math.tanh(x)math.asinh(x)，math.acosh(x)，math.atanh(x)2.4.1math库2.4常用标准库其他常用函数函数作用示例fabs(a)取绝对值abs(-2.123)#2.123ceil(x)对x向上取整ceil(1.2)#2floor(x)对x向下取整floor(1.2)#1log(x[,base])对数，默认基底为e。可以修改baselog(100,10)#2sqrt(x)平方根sqrt(9)#3.0divmod(a,b)取商和余数divmod(5,2)#(2,1)pow(a,b)取乘方数pow(2,3)#8round(a,b)取指定位数的小数，a代表浮点数，b代表要保留的位数round(3.1415926,2)#3.142.4.1math库2.4常用标准库例2.4

编写程序，已知x=1.8，使用math库计算y=sinxcosx+4lnxfrommathimportsin,cos,logx=1.8y=sin(x)*cos(x)+4*log(x)#log是以e为底的对数print(y)例2.3根据圆的半径为3，根据面积公式计算面积importmathr=3S=math.pi*r*rprint(S)2.4.2random库2.4常用标准库

数学常数math.e#自然常数e

math.pi#圆周率pimath.inf#无穷大，负无穷大为-math.infmath.nan#非浮点数，nan（notanumber）

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

角度和弧度互换math.degrees(x)：将角度

x

从弧度转换为度数，math.radians(x)：将角度

x

从度数转换为弧度。

双曲函数math.sinh(x)，math.cosh(x)，math.tanh(x)math.asinh(x)，math.acosh(x)，math.atanh(x)2.4常用标准库random.seed(a)

作用是设置初始化随机数种子，a是随机数种子,可以是整数或浮点数，random.random()

作用是生成一个[0.0,1.0)之间的随机小数。random.randint(a,b)

作用是生成一个[a,b]之间的随机整数，参数a表示随机区间的开始值,参数b表示随机区间的结束值，随机数包含结束值。random.randrange(start,stop[,step])

作用是生成一个[start,stop)之间以step为步长的随机整数。2.4.2random库2.4常用标准库random.choice(seq)

作用是从序列类型(例如列表)seq中随机返回一个元素，参数seq表示序列类型。random.shuffle(seq)

作用是从序列类型seq中元素随机排列，返回打乱后的序列，参数seq表示序列类型，调用该函数后，序列类型变量seq将被改变。

random.sample(seq,n)

作用是从序列seq中选择n个随机的元素2.4.2random库2.4常用标准库例2.6

利用random库常用随机函数生成一些随机数importrandomx=random.random()#random()随机生成一个[0,1)之间的随机数y=random.random()print(x,y*10)m=random.randint(0,10)#randint()随机生成一个[0:10]之间的整数print(m)print(random.randrange(100,120,2))#输出100~120间的偶数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)随机获取a中指定b长度的片段lst=[1,2,4,5,6,9]random.shuffle(lst)print(lst)#shuffle()将一个列表内的元素顺序打乱

2.4.2random库2.4.3time库2.4常用标准库time()函数

用于返回当前时间的时间戳(从1970年1月1日00时00分00秒到现在的浮点秒数)。localtime([secs])

函数

作用是格式化时间戳为本地时间(struct_time类型）。如果secs参数未传入，就以当前时间为