Python - 數字：數值編程世界的入口

哈囉，未來的 Python 魔法師們！很高興能夠成為你在這個令人興奮的 Python 數字領域之旅的嚮導。作為一個教了多年程式設計的人，我告訴你，了解 Python 中的數字就像在寫小說之前學習字母一樣重要——這是基礎！所以，讓我們一起深入探索，讓數字成為我們新的最佳朋友。

Python - 數字類型

在 Python 中，數字就像冰淇淋的不同口味——每種類型都有自己獨特的特性和用途。讓我們來探索主要的類型：

Python − 整數

整數，或者簡稱 'int'，是没有小數點的整數。它們就像我們用來建造數字城堡的堅固磚塊。

age = 25
number_of_pets = 3
negative_number = -10

print(f"我 {age} 歲，有 {number_of_pets} 隻寵物。")
print(f"溫度下降了 {abs(negative_number)} 度。")

在這個例子中，age、number_of_pets 和 negative_number 都是整數。注意我們如何在他們之間進行計算，甚至可以应用如 abs() 這樣的函數來取得絕對值。

Python − 浮點數

浮點數是有小數點的數字。他們是我們數字工具箱中的精準工具。

pi = 3.14159
height = 1.75
small_number = 1.23e-4  # 科學記數法

print(f"pi 的值到小數點後 5 位是 {pi}")
print(f"我的身高是 {height} 公尺。")
print(f"一個非常小的數字：{small_number}")

在這裡，pi、height 和 small_number 都是浮點數。注意我們如何使用科學記數法來表示非常小的（或大的）數字。

Python − 複數

複數是數字世界的超級英雄，既有實部也有虛部。

complex_num = 3 + 4j
print(f"一個複數：{complex_num}")
print(f"實部：{complex_num.real}，虛部：{complex_num.imag}")

不必擔心複數看起來複雜，在日常編程中並不常使用複數，但在某些科學和工程應用中至關重要。

數字類型轉換

有時，我們需要改變數字的類型，比如將浮點數轉換為整數。Python 讓這件事變得簡單：

x = 10.6
y = "20"

int_x = int(x)  # 將浮點數轉換為整數（向下取整）
float_y = float(y)  # 將字符串轉換為浮點數
complex_x = complex(x)  # 轉換為複數

print(f"{x} 作為整數：{int_x}")
print(f"{y} 作為浮點數：{float_y}")
print(f"{x} 作為複數：{complex_x}")

記住，當將浮點數轉換為整數時，Python 會自動向下取整。這就像用剪刀剪掉小數部分一樣！

理論和表示函數

Python 提供了許多函數來幫助我們更好地理解和表示數字：

函數	描述	示例
abs(x)	返回 x 的絕對值	abs(-5) = 5
ceil(x)	返回大於或等於 x 的最小整數	ceil(4.2) = 5
floor(x)	返回小於或等於 x 的最大整數	floor(4.2) = 4
round(x, n)	將 x 四捨五入到 n 位小數	round(3.14159, 2) = 3.14

import math

x = -4.7

print(f"{x} 的絕對值：{abs(x)}")
print(f"{x} 的上限：{math.ceil(x)}")
print(f"{x} 的下限：{math.floor(x)}")
print(f"{x} 四捨五入到 1 位小數：{round(x, 1)}")

幂和對數函數

這些函數是數學運算中的重量級冠軍：

函數	描述	示例
pow(x, y)	返回 x 的 y 次方	pow(2, 3) = 8
sqrt(x)	返回 x 的平方根	sqrt(16) = 4
log(x)	返回 x 的自然對數	log(2.71828) ≈ 1
log10(x)	返回 x 的以 10 為底的对数	log10(100) = 2

import math

base = 2
exponent = 3

print(f"{base} 的 {exponent} 次方：{pow(base, exponent)}")
print(f"16 的平方根：{math.sqrt(16)}")
print(f"e 的自然對數：{math.log(math.e)}")
print(f"100 的以 10 為底的对数：{math.log10(100)}")

三角函數

三角學可能听起来很可怕，但這些函數只是用於操作角度和三角形的工具：

函數	描述
sin(x)	x 的正弦（x 為弧度）
cos(x)	x 的餘弦（x 為弧度）
tan(x)	x 的正切（x 為弧度）

import math

angle = math.pi / 4  # 45 度轉換為弧度

print(f"45° 的正弦：{math.sin(angle):.4f}")
print(f"45° 的餘弦：{math.cos(angle):.4f}")
print(f"45° 的正切：{math.tan(angle):.4f}")

角度轉換函數

這些函數幫助我們在度數和弧度之間切換：

函數	描述
degrees(x)	將角度 x 從弧度轉換為度數
radians(x)	將角度 x 從度數轉換為弧度

import math

angle_rad = math.pi / 2
angle_deg = 180

print(f"{angle_rad} 弧度等於 {math.degrees(angle_rad)} 度")
print(f"{angle_deg} 度等於 {math.radians(angle_deg)} 弧度")

數學常數

Python 的 math 模塊提供了一些常用的數學常數：

import math

print(f"圓周率 Pi：{math.pi}")
print(f"自然對數底數 e：{math.e}")
print(f"Tau (2*pi)：{math.tau}")

這些常數就像數學世界的名人——聞名且廣泛使用！

隨機數函數

有時我們的程序需要一點不可預測性，這就是隨機數的用處：

import random

print(f"0 和 1 之間的隨機浮點數：{random.random()}")
print(f"1 和 10 之間的隨機整數：{random.randint(1, 10)}")
print(f"從列表中隨機選擇：{random.choice(['蘋果', '香蕉', '櫻桃'])}")

隨機數就像你編程菜中的調味料——他們添加了額外的刺激！

內置數學函數

Python 提供了一些方便的內置函數用於常見的數學運算：

函數	描述	示例
max(x, y, ...)	返回最大的參數	max(5, 10, 15) = 15
min(x, y, ...)	返回最小的參數	min(5, 10, 15) = 5
sum(iterable)	返回可迭代對象中所有項目的總和	sum([1, 2, 3, 4]) = 10

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

print(f"最大的數字是：{max(numbers)}")
print(f"最小的數字是：{min(numbers)}")
print(f"所有數字的總和是：{sum(numbers)}")

以上就是了，我親愛的學生們！我們一起走過了 Python 數字的領域，從平凡的整數到強大的三角函數。記住，練習成就完美，所以不要害怕在您自己的代碼中實驗這些概念。

就像我總是告訴我的學生們的那樣，編程就像學習騎自行車——一開始可能會搖搖晃晃，但經過練習，你將會很快地駕馭自如。所以，繼續編程，繼續探索，最重要的是，繼續享受 Python 數字帶來的樂趣！

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