Python - 数値プログラミングの世界への扉: 数値

こんにちは、未来のPythonの魔法使いたち！この興奮なPythonの数値の領域への旅であなたのガイドとして、とても楽しみです。プログラミング教育を何年もしてきた者として、私はPythonでの数値の理解が小説を書く前にアルファベットを学ぶことと同じであると言えます。それは非常に重要です！では、数値を私たちの新しい親友にして、一緒に飛び込みましょう。

Python - 数値の型

Pythonでは、数値はアイスクリームの様々な味と同じで、各型には独自の特性と用途があります。主要な型を探検してみましょう。

Python − 整数

整数、または「int」と略して、小数点を持たない全ての数です。それは私たちが数値の城を建てるために使う堅牢なブロックのようです。

age = 25
number_of_pets = 3
negative_number = -10

print(f"私は{age}歳で、{number_of_pets}匹のペットをお持ちしています。")
print(f"気温は{abs(negative_number)}度低下しました。")

この例では、age、number_of_pets、およびnegative_numberはすべて整数です。計算に使用したり、abs()のような関数を適用して絶対値を取得することができることに注意してください。

Python − 浮動小数点数

浮動小数点数、または「float」とは、小数点を持つ数です。それは私たちの数値ツールボックスの精度の道具です。

pi = 3.14159
height = 1.75
small_number = 1.23e-4  # 科学技術表記

print(f"5桁までのπの値は{pi}")
print(f"私の身長は{height}メートルです。")
print(f"非常に小さい数: {small_number}")

ここで、pi、height、およびsmall_numberはすべて浮動小数点数です。非常に小さい（または大きい）数に対する科学技術表記を使用することに注意してください。

Python − 複素数

複素数は数の世界のスーパーヒーローで、実数部と虚数部の両方を持っています。

complex_num = 3 + 4j
print(f"複素数: {complex_num}")
print(f"実数部: {complex_num.real}, 虚数部: {complex_num.imag}")

複素数が複雑に見えても心配しないでください！日常のプログラミングではあまり使用されませんが、特定の科学技術および工学応用には非常に重要です。

数値の型変換

時々、数の型を変更する必要があります、例えば浮動小数点数を整数に変換するなど。Pythonではこれを簡単に行うことができます：

x = 10.6
y = "20"

int_x = int(x)  # 浮動小数点数を整数に変換（切り捨て）
float_y = float(y)  # 文字列を浮動小数点数に変換
complex_x = complex(x)  # 複素数に変換

print(f"{x}を整数にすると: {int_x}")
print(f"{y}を浮動小数点数にすると: {float_y}")
print(f"{x}を複素数にすると: {complex_x}")

覚えておきましょう、浮動小数点数を整数に変換する際、Pythonは常に切り捨てます。それは小数部分をハサミで切り取るようなものです！

理論的および表現関数

Pythonは、数値をよりよく理解し表現するためのいくつかの関数を提供しています：

関数	説明	例
abs(x)	xの絶対値を返す	abs(-5) = 5
ceil(x)	x以上で最小の整数を返す	ceil(4.2) = 5
floor(x)	x以下で最大の整数を返す	floor(4.2) = 4
round(x, n)	xをn桁に四捨五入する	round(3.14159, 2) = 3.14

import math

x = -4.7

print(f"{x}の絶対値: {abs(x)}")
print(f"{x}の天井: {math.ceil(x)}")
print(f"{x}の床: {math.floor(x)}")
print(f"{x}を1桁に四捨五入: {round(x, 1)}")

指数および対数関数

これらの関数は数学演算の重量級チャンピオンのようです：

関数	説明	例
pow(x, y)	xをy乗する	pow(2, 3) = 8
sqrt(x)	xの平方根を返す	sqrt(16) = 4
log(x)	xの自然対数を返す	log(2.71828) ≈ 1
log10(x)	xの底10の対数を返す	log10(100) = 2

import math

base = 2
exponent = 3

print(f"{base}を{exponent}乗する: {pow(base, exponent)}")
print(f"16の平方根: {math.sqrt(16)}")
print(f"eの自然対数: {math.log(math.e)}")
print(f"100の底10の対数: {math.log10(100)}")

三角関数

三角関数は恐怖に思えるかもしれませんが、これらの関数は単に角度と三角形を扱う道具です：

関数	説明
sin(x)	xの正弦（xはラジアン）
cos(x)	xの余弦（xはラジアン）
tan(x)	xの正接（xはラジアン）

import math

angle = math.pi / 4  # 45度をラジアンに

print(f"45°の正弦: {math.sin(angle):.4f}")
print(f"45°の余弦: {math.cos(angle):.4f}")
print(f"45°の正接: {math.tan(angle):.4f}")

角度変換関数

これらの関数は、度とラジアンをお互いに変換するのに役立ちます：

関数	説明
degrees(x)	角度xをラジアンから度に変換
radians(x)	角度xを度からラジアンに変換

import math

angle_rad = math.pi / 2
angle_deg = 180

print(f"{angle_rad}ラジアンは{math.degrees(angle_rad)}度に等しい")
print(f"{angle_deg}度は{math.radians(angle_deg)}ラジアンに等しい")

数学定数

Pythonのmathモジュールは、一般的に使用される数学的定数をいくつか提供します：

import math

print(f"π: {math.pi}")
print(f"ユークリッド数(e): {math.e}")
print(f"タウ(2*pi): {math.tau}")

これらの定数は、数学の世界での有名人のように、有名で広く使用されています！

乱数関数

時々、プログラムにランダム性を加える必要があります。そんなときには乱数が役立ちます：

import random

print(f"0から1のランダムな浮動小数点数: {random.random()}")
print(f"1から10のランダムな整数: {random.randint(1, 10)}")
print(f"リストからのランダムな選択: {random.choice(['apple', 'banana', 'cherry'])}")

乱数は、プログラムの料理にスパイスを加えるようなもので、エキゾチックな興奮をもたらします！

内蔵数学関数

Pythonは、一般的な数学演算のための便利な内蔵関数をいくつか提供しています：

関数	説明	例
max(x, y, ...)	最大の引数を返す	max(5, 10, 15) = 15
min(x, y, ...)	最小の引数を返す	min(5, 10, 15) = 5
sum(iterable)	iterableのすべてのアイテムの合計を返す	sum([1, 2, 3, 4]) = 10

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

print(f"最大の数は: {max(numbers)}")
print(f"最小の数は: {min(numbers)}")
print(f"すべての数の合計は: {sum(numbers)}")

そして、それがすべてです、私の親愛なる生徒たち！私たちはPythonの数値の土地を旅し、 単純な整数から強力な三角関数までを見てきました。覚えておいてください、練習は至上ですので、これらの概念を自分のコードで実験することを恐れないでください。

私が常に生徒に言うように、プログラミングは自転車を乗ることと似ています - 最初は揺れるかもしれませんが、練習すればすぐに走り回ることができます。だから、コーディングを続け、探検を続け、そして最も重要なのは、Pythonの数値と楽しむことを忘れないでください！

Credits: Image by storyset