python3-2015-8-sent
.pdfКафедра математического и прикладного анализа, Тимошенко Ю.К. |
1 |
Содержание
Содержание |
1 |
1 Быстрое введение в Python |
2 |
1.1Установка интерпретатора Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2Типы данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Список литературы |
5 |
Кафедра математического и прикладного анализа, Тимошенко Ю.К. |
2 |
1. Быстрое введение в Python
1.1.Установка интерпретатора Python
Внастоящее время используются две версии языка Python: 2.x и 3.x. Мы будем работать только с Python-3. В наиболее популярных дистрибутивах Linux установка интерпретатора легко осуществляется из репозитория. Таким же образом устанавливаются и пакеты, расширяющие функциональные возможности Python. Наибольшую важность для нас будут представлять пакеты numpy, scipy, matplotlib и sympy. Запускается Python в Linux в консоли (терминале) путем выполнения команды python3. Например:
|
[name@localhost ~]\$ python3 |
1 |
|
|
|
||
|
Python 3.2.3 (default, Jun 8 2012, 05:36:09) |
2 |
|
|
[GCC 4.7.0 20120507 (Red Hat 4.7.0-5)] on linux2 |
3 |
|
|
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. |
4 |
|
|
>>> |
5 |
|
|
|
|
|
Символ >>> является приглашением для ввода инструкции Python’a. Для окончания работы с Python’ом надо выполнить команду exit() или quit(). Если имеется скрипт (программа), записанный в текстовом файле с расширением .py, то его можно выполнить, запустив команду python3 file-name.py. Кроме того, имеются графические интерфейсы, позволяющие эффективно отлаживать и выполнять программы на Python’е. Автор предпочитает кросс–платформенную среду разработки PyCharm (https://www.jetbrains.com/pycharm/).
Для работы в ОС Windows необходимо загрузить дистрибутив интерпретатора Python с сайта https://www.python.org/. Допустим, загружен дистрибутив для версии Python-3.4.2. Установка должна быть выполнена в папку c:\Pyton34. Работа с консолью Python’a осуществляется путем запуска выполнимого файла c:\Python34\Lib\idlelib\idle.bat (удобно вывести ярлык этого файла на рабочий стол). Появляется окно Python 3.4.2 Shell. Если в меню этого окна выбрать F ile j NewF ile , то откроется ещё одно окно, в котором можно писать многострочный скрипт (программу) на Python. Запустить скрипт на счет можно, выбрав в меню нового окна Run j RunModule или нажав клавишу F5. Результаты работы программы появляются в окне Python 3.4.2 Shell. Если разрабатывается большая программа, то удобнее работать в PyCharm. Пакеты numpy, scipy, matplotlib и sympy устанавливаются в ОС Windows c помощью pip3.exe. Это система управления пакетами, написанными на Python-3. Начиная с Python версии 3.4, pip3.exe поставляется вместе с интерпретатором Python. Например, требуется установить из Интернета пакет numpy. Выполняем в командной строке:
C:\Python34\Scripts\pip3.exe install numpy
Кафедра математического и прикладного анализа, Тимошенко Ю.К. |
3 |
Для выполнения команд такого типа очень удобно использовать командную строку файлового менеджера Far Manager (http://www.farmanager.com/?l=ru). Кроме того, имеется возможность установки пакетов из PyCharm.
Всё программное обеспечение, упомянутое в этом параграфе, можно легально и бесплатно загрузить и установить.
1.2.Типы данных
Числа с плавающей точкой в языке Python представлены обычными числами с плавающей точкой двойной точности (64 бита). Как правило, это представление позволяет обеспечивать представление примерно 17 значимых разрядов, с показателем экспоненты в диапазоне от 308 до +308 . Это полностью соответствует типу double в языке C. Язык Python не поддерживает 32-битные числа с плавающей точкой одинарной точности. Если в программе потребуется иметь возможность более точно управлять точностью представления чисел и объемом занимаемой ими памяти, можно воспользоваться расширением numpy.
Комплексные числа представлены парами чисел с плавающей точкой. Действительная и мнимая части комплексного числа z доступны как атрибуты z.real и z.imag. Метод z.conjugate() возвращает сопряженное значение комплексного числа z (сопряженным значением для a + bj будет a bj ). Числовые типы обладают свойствами и методами, предназначенными для упрощения арифметических операций над смешанными типами чисел. Для совместимости с рациональными числами (этот тип определен в модуле fractions) целые числа имеют свойства numerator и denominator. Для совместимости с комплексными числами целые числа и числа с плаваю-щей точкой имеют свойства real и imag , а также метод conjugate(). Число с плавающей точкой может быть преобразовано в пару целых чисел, представляющих дробь, с помощью метода as_integer_ratio(). Метод is_integer() проверяет, можно ли представить число с плавающей точкой как целое значение. Методы hex() и fromhex() могут использоваться для обработки чисел с плавающей точкой в низкоуровневом двоичном представлении. В библиотечных модулях определены некоторые дополнительные числовые типы. Модуль decimal обеспечивает поддержку обобщенной десятичной арифметики. Модуль fractions определяет тип рациональных чисел.
О модуле math. В модуле math определены стандартные математические функции и константы, список которых можно получить следующим образом:
>>> |
import math |
1 |
>>> |
dir(math) |
2 |
[’__doc__’, ’__loader__’, ’__name__’, ’__package__’, ’__spec__’, ’acos’, ’3 
acosh’, ’asin’, ’asinh’, ’atan’, ’atan2’, ’atanh’, ’ceil’, ’copysign’, ’ 
Кафедра математического и прикладного анализа, Тимошенко Ю.К. |
4 |
cos’, ’cosh’, ’degrees’, ’e’, ’erf’, ’erfc’, ’exp’, ’expm1’, ’fabs’, ’ factorial’, ’floor’, ’fmod’, ’frexp’, ’fsum’, ’gamma’, ’hypot’, ’ 
isfinite’, ’isinf’, ’isnan’, ’ldexp’, ’lgamma’, ’log’, ’log10’, ’log1p’, 
’log2’, ’modf’, ’pi’, ’pow’, ’radians’, ’sin’, ’sinh’, ’sqrt’, ’tan’, ’ 
tanh’, ’trunc’] |
|
>>> |
4 |
Помимо имен функций и констант, пакет содержит атрибуты. Например атрибут __doc__ содержит справочную информацию. Её можно вывести следующим образом:
|
>>> print(math.__doc__) |
1 |
|
|
|
||
|
This module is always available. It provides access to the |
2 |
|
|
mathematical functions defined by the C standard. |
3 |
|
|
>>> |
4 |
|
|
|
|
|
Подробности см. в [1]. Функции пакета math оперируют целыми числами и числами с плавающей точкой, но они не будут работать с комплексными числами (для выполнений подобных операций над комплексными числами можно использовать отдельный модуль cmath). Все функции возвращают число с плавающей точкой. Все тригонометрические функции оперируют угловыми величинами, выраженными в радианах. Более подробную информацию о функциях пакета можно получить, выполнив help(math). Простейший пример программы (скрипта), использующей пакет math:
|
# -*- coding: cp1251 -*- |
1 |
|
|
|
||
|
""" |
2 |
|
|
Пример для пакета math |
3 |
|
|
""" |
4 |
|
|
import math |
5 |
|
|
x = math.pi/2 |
6 |
|
|
s = math.sin(x) |
7 |
|
|
c = math.cos(x) |
8 |
|
|
print("s =",s," c =",c) |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В первой строке листинга явно указана кодировка символов. Доступ к функции, содержащейся в пакете, осуществляется так:
имя_пакета.имя_функции(аргументы)
Имена таких функций и констант в Python’e называют методами пакета. Ниже представлен результат выполнения программы в среде PyCharm.
|
C:\Python34\python.exe F:/PyTHON-4/math_ex1/math_ex1.py |
1 |
|
|
|
|
|||
|
s = 1.0 |
c = 6.123233995736766e-17 |
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
Process finished with exit code 0 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кафедра математического и прикладного анализа, Тимошенко Ю.К. |
5 |
Список литературы
1. Бизли Д. Python. Подробный справочник. СПб.: Символ-Плюс, 2010. 864 с.