python中def意思是聲明函數。
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Python 使用def 開始函數定義,緊接著是函數名,括號內部為函數的參數,內部為函數的 具體功能實現代碼,如果想要函數有返回值, 在?expressions 中的邏輯代碼中用 return 返回。
expressions
實例def function():
print('This is a function')
a = 1+2
print(a)
function 的函數,函數沒有不接受參數,所以括號內部為空,緊接著就是 函數的功能代碼。如果執(zhí)行該腳本,發(fā)現并沒有輸出任何輸出,因為我們只定義了函數,而并沒有執(zhí)行函數。 這時我們在 Python 命令提示符中輸入函數調用 function(), 注意這里調用函數的括號不能省略。
那么函數內部的功能代碼將會執(zhí)行,輸出結果:This is a function。
print(“字符串”),5/2和5//2的結果是不同的5/2為2.5,5//2為2.
python2需要導入from_future_import division執(zhí)行普通的除法。
1/2和1//2的結果0.5和0.
%號為取模運算。
乘方運算為2**3,-2**3和-(2**3)是等價的。
from sympy import*導入庫
x,y,z=symbols('x y z'),定義變量
init_printing(use_unicode=True)設置打印方式。
python的內部常量有pi,
函數simplify,simplify(sin(x)**2 + cos(x)**2)化簡結果為1,
simplify((x**3 + x**2 - x - 1)/(x**2 + 2*x + 1))化簡結果為x-1?;嗁ゑR函數。simplify(gamma(x)/gamma(x - 2))得(x-2)(x-1)。
expand((x + 1)**2)展開多項式。
expand((x + 1)*(x - 2) - (x - 1)*x)
因式分解。factor(x**2*z + 4*x*y*z + 4*y**2*z)得到z*(x + 2*y)**2
from_future_import division
x,y,z,t=symbols('x y z t')定義變量,
k, m, n = symbols('k m n', integer=True)定義三個整數變量。
f, g, h = symbols('f g h', cls=Function)定義的類型為函數。
factor_list(x**2*z + 4*x*y*z + 4*y**2*z)得到一個列表,表示因式的冪,(1, [(z, 1), (x + 2*y, 2)])
expand((cos(x) + sin(x))**2)展開多項式。
expr = x*y + x - 3 + 2*x**2 - z*x**2 + x**3,collected_expr = collect(expr, x)將x合并。將x元素按階次整合。
collected_expr.coeff(x, 2)直接取出變量collected_expr的x的二次冪的系數。
cancel()is more efficient thanfactor().
cancel((x**2 + 2*x + 1)/(x**2 + x))
,expr = (x*y**2 - 2*x*y*z + x*z**2 + y**2 - 2*y*z + z**2)/(x**2 - 1),cancel(expr)
expr = (4*x**3 + 21*x**2 + 10*x + 12)/(x**4 + 5*x**3 + 5*x**2 + 4*x),apart(expr)
asin(1)
trigsimp(sin(x)**2 + cos(x)**2)三角函數表達式化簡,
trigsimp(sin(x)**4 - 2*cos(x)**2*sin(x)**2 + cos(x)**4)
trigsimp(sin(x)*tan(x)/sec(x))
trigsimp(cosh(x)**2 + sinh(x)**2)雙曲函數。
三角函數展開,expand_trig(sin(x + y)),acos(x),cos(acos(x)),expand_trig(tan(2*x))
x, y = symbols('x y', positive=True)正數,a, b = symbols('a b', real=True)實數,z, t, c = symbols('z t c')定義變量的方法。
sqrt(x) == x**Rational(1, 2)判斷是否相等。
powsimp(x**a*x**b)冪函數的乘法,不同冪的乘法,必須先定義a和b。powsimp(x**a*y**a)相同冪的乘法。
powsimp(t**c*z**c),注意,powsimp()refuses to do the simplification if it is not valid.
powsimp(t**c*z**c, force=True)這樣的話就可以得到化簡過的式子。聲明強制進行化簡。
(z*t)**2,sqrt(x*y)
第一個展開expand_power_exp(x**(a + b)),expand_power_base((x*y)**a)展開,
expand_power_base((z*t)**c, force=True)強制展開。
powdenest((x**a)**b),powdenest((z**a)**b),powdenest((z**a)**b, force=True)
ln(x),x, y ,z= symbols('x y z', positive=True),n = symbols('n', real=True),
expand_log(log(x*y))展開為log(x) + log(y),但是python3沒有。這是因為需要將x定義為positive。這是必須的,否則不會被展開。expand_log(log(x/y)),expand_log(log(x**n))
As withpowsimp()andpowdenest(),expand_log()has aforceoption that can be used to ignore assumptions。
expand_log(log(z**2), force=True),強制展開。
logcombine(log(x) + log(y)),logcombine(n*log(x)),logcombine(n*log(z), force=True)。
factorial(n)階乘,binomial(n, k)等于c(n,k),gamma(z)伽馬函數。
hyper([1, 2], [3], z),
tan(x).rewrite(sin)得到用正弦表示的正切。factorial(x).rewrite(gamma)用伽馬函數重寫階乘。
expand_func(gamma(x + 3))得到,x*(x + 1)*(x + 2)*gamma(x),
hyperexpand(hyper([1, 1], [2], z)),
combsimp(factorial(n)/factorial(n - 3))化簡,combsimp(binomial(n+1, k+1)/binomial(n, k))化簡。combsimp(gamma(x)*gamma(1 - x))
自定義函數
def list_to_frac(l):
expr = Integer(0)
for i in reversed(l[1:]):
expr += i
expr = 1/expr
return l[0] + expr
list_to_frac([x, y, z])結果為x + 1/z,這個結果是錯誤的。
syms = symbols('a0:5'),定義syms,得到的結果為(a0, a1, a2, a3, a4)。
這樣也可以a0, a1, a2, a3, a4 = syms, 可能是我的操作錯誤 。發(fā)現python和自動縮進有關,所以一定看好自動縮進的距離。list_to_frac([1, 2, 3, 4])結果為43/30。
使用cancel可以將生成的分式化簡,frac = cancel(frac)化簡為一個分數線的分式。
(a0*a1*a2*a3*a4 + a0*a1*a2 + a0*a1*a4 + a0*a3*a4 + a0 + a2*a3*a4 + a2 + a4)/(a1*a2*a3*a4 + a1*a2 + a1*a4 + a3*a4 + 1)
a0, a1, a2, a3, a4 = syms定義a0到a4,frac = apart(frac, a0)可將a0提出來。frac=1/(frac-a0)將a0去掉取倒。frac = apart(frac, a1)提出a1。
help("modules"),模塊的含義,help("modules yourstr")模塊中包含的字符串的意思。,
help("topics"),import os.path + help("os.path"),help("list"),help("open")
# -*- coding: UTF-8 -*-聲明之后就可以在ide中使用中文注釋。
定義
l = list(symbols('a0:5'))定義列表得到[a0, a1, a2, a3, a4]
fromsympyimport*
x,y,z=symbols('x y z')
init_printing(use_unicode=True)
diff(cos(x),x)求導。diff(exp(x**2), x),diff(x**4, x, x, x)和diff(x**4, x, 3)等價。
diff(expr, x, y, 2, z, 4)求出表達式的y的2階,z的4階,x的1階導數。和diff(expr, x, y, y, z, 4)等價。expr.diff(x, y, y, z, 4)一步到位。deriv = Derivative(expr, x, y, y, z, 4)求偏導。但是不顯示。之后用deriv.doit()即可顯示
integrate(cos(x), x)積分。定積分integrate(exp(-x), (x, 0, oo))無窮大用2個oo表示。integrate(exp(-x**2-y**2),(x,-oo,oo),(y,-oo,oo))二重積分。print(expr)print的使用。
expr = Integral(log(x)**2, x),expr.doit()積分得到x*log(x)**2 - 2*x*log(x) + 2*x。
integ.doit()和integ = Integral((x**4 + x**2*exp(x) - x**2 - 2*x*exp(x) - 2*x -
exp(x))*exp(x)/((x - 1)**2*(x + 1)**2*(exp(x) + 1)), x)連用。
limit(sin(x)/x,x,0),not-a-number表示nan算不出來,limit(expr, x, oo),,expr = Limit((cos(x) - 1)/x, x, 0),expr.doit()連用。左右極限limit(1/x, x, 0, '+'),limit(1/x, x, 0, '-')。。
Series Expansion級數展開。expr = exp(sin(x)),expr.series(x, 0, 4)得到1 + x + x**2/2 + O(x**4),,x*O(1)得到O(x),,expr.series(x, 0, 4).removeO()將無窮小移除。exp(x-6).series(x,x0=6),,得到
-5 + (x - 6)**2/2 + (x - 6)**3/6 + (x - 6)**4/24 + (x - 6)**5/120 + x + O((x - 6)**6, (x, 6))最高到5階。
f=Function('f')定義函數變量和h=Symbol('h')和d2fdx2=f(x).diff(x,2)求2階,,as_finite_diff(dfdx)函數和as_finite_diff(d2fdx2,[-3*h,-h,2*h]),,x_list=[-3,1,2]和y_list=symbols('a b c')和apply_finite_diff(1,x_list,y_list,0)。
Eq(x, y),,solveset(Eq(x**2, 1), x)解出來x,當二式相等。和solveset(Eq(x**2 - 1, 0), x)等價。solveset(x**2 - 1, x)
solveset(x**2 - x, x)解,solveset(x - x, x, domain=S.Reals)解出來定義域。solveset(exp(x), x)? ? # No solution exists解出EmptySet()表示空集。
等式形式linsolve([x + y + z - 1, x + y + 2*z - 3 ], (x, y, z))和矩陣法linsolve(Matrix(([1, 1, 1, 1], [1, 1, 2, 3])), (x, y, z))得到{(-y - 1, y, 2)}
A*x = b 形式,M=Matrix(((1,1,1,1),(1,1,2,3))),system=A,b=M[:,:-1],M[:,-1],linsolve(system,x,y,z),,solveset(x**3 - 6*x**2 + 9*x, x)解多項式。roots(x**3 - 6*x**2 + 9*x, x),得出,{3: 2, 0: 1},有2個3的重根,1個0根。solve([x*y - 1, x - 2], x, y)解出坐標。
f, g = symbols('f g', cls=Function)函數的定義,解微分方程diffeq = Eq(f(x).diff(x, x) - 2*f(x).diff(x) + f(x), sin(x))再和dsolve(diffeq,f(x))結合。得到Eq(f(x), (C1 + C2*x)*exp(x) + cos(x)/2),dsolve(f(x).diff(x)*(1 - sin(f(x))), f(x))解出來Eq(f(x) + cos(f(x)), C1),,
Matrix([[1,-1],[3,4],[0,2]]),,Matrix([1, 2, 3])列表示。M=Matrix([[1,2,3],[3,2,1]])
N=Matrix([0,1,1])
M*N符合矩陣的乘法。M.shape顯示矩陣的行列數。
M.row(0)獲取M的第0行。M.col(-1)獲取倒數第一列。
M.col_del(0)刪掉第1列。M.row_del(1)刪除第二行,序列是從0開始的。M = M.row_insert(1, Matrix([[0, 4]]))插入第二行,,M = M.col_insert(0, Matrix([1, -2]))插入第一列。
M+N矩陣相加,M*N,3*M,M**2,M**-1,N**-1表示求逆。M.T求轉置。
eye(3)單位。zeros(2, 3),0矩陣,ones(3, 2)全1,diag(1, 2, 3)對角矩陣。diag(-1, ones(2, 2), Matrix([5, 7, 5]))生成Matrix([
[-1, 0, 0, 0],
[ 0, 1, 1, 0],
[ 0, 1, 1, 0],
[ 0, 0, 0, 5],
[ 0, 0, 0, 7],
[ 0, 0, 0, 5]])矩陣。
Matrix([[1, 0, 1], [2, -1, 3], [4, 3, 2]])
一行一行顯示,,M.det()求行列式。M.rref()矩陣化簡。得到結果為Matrix([
[1, 0,? 1,? 3],
[0, 1, 2/3, 1/3],
[0, 0,? 0,? 0]]), [0, 1])。
M = Matrix([[1, 2, 3, 0, 0], [4, 10, 0, 0, 1]]),M.nullspace()
Columnspace
M.columnspace()和M = Matrix([[1, 2, 3, 0, 0], [4, 10, 0, 0, 1]])
M = Matrix([[3, -2,? 4, -2], [5,? 3, -3, -2], [5, -2,? 2, -2], [5, -2, -3,? 3]])和M.eigenvals()得到{3: 1, -2: 1, 5: 2},,This means thatMhas eigenvalues -2, 3, and 5, and that the eigenvalues -2 and 3 have algebraic multiplicity 1 and that the eigenvalue 5 has algebraic multiplicity 2.
P, D = M.diagonalize(),P得Matrix([
[0, 1, 1,? 0],
[1, 1, 1, -1],
[1, 1, 1,? 0],
[1, 1, 0,? 1]]),,D為Matrix([
[-2, 0, 0, 0],
[ 0, 3, 0, 0],
[ 0, 0, 5, 0],
[ 0, 0, 0, 5]])
P*D*P**-1 == M返回為True。lamda = symbols('lamda')。
lamda = symbols('lamda')定義變量,p = M.charpoly(lamda)和factor(p)
expr = x**2 + x*y,srepr(expr)可以將表達式說明計算法則,"Add(Pow(Symbol('x'), Integer(2)), Mul(Symbol('x'), Symbol('y')))"。。
x = symbols('x')和x = Symbol('x')是一樣的。srepr(x**2)得到"Pow(Symbol('x'), Integer(2))"。Pow(x, 2)和Mul(x, y)得到x**2。x*y
type(2)得到class 'int',type(sympify(2))得到class 'sympy.core.numbers.Integer'..srepr(x*y)得到"Mul(Symbol('x'), Symbol('y'))"。。。
Add(Pow(x, 2), Mul(x, y))得到"Add(Mul(Integer(-1), Pow(Symbol('x'), Integer(2))), Mul(Rational(1, 2), sin(Mul(Symbol('x'), Symbol('y')))), Pow(Symbol('y'), Integer(-1)))"。。Pow函數為冪次。
expr = Add(x, x),expr.func。。Integer(2).func,class 'sympy.core.numbers.Integer',,Integer(0).func和Integer(-1).func,,,expr = 3*y**2*x和expr.func得到class 'sympy.core.mul.Mul',,expr.args將表達式分解為得到(3, x, y**2),,expr.func(*expr.args)合并。expr == expr.func(*expr.args)返回True。expr.args[2]得到y(tǒng)**2,expr.args[1]得到x,expr.args[0]得到3.。
expr.args[2].args得到(y, 2)。。y.args得到空括號。Integer(2).args得到空括號。
from sympy import *
E**(I*pi)+1,可以看出,I和E,pi已將在sympy內已定義。
x=Symbol('x'),,expand( E**(I*x) )不能展開,expand(exp(I*x),complex=True)可以展開,得到I*exp(-im(x))*sin(re(x)) + exp(-im(x))*cos(re(x)),,x=Symbol("x",real=True)將x定義為實數。再展開expand(exp(I*x),complex=True)得到。I*sin(x) + cos(x)。。
tmp = series(exp(I*x), x, 0, 10)和pprint(tmp)打印出來可讀性好,print(tmp)可讀性不好。。pprint將公式用更好看的格式打印出來,,pprint( series( cos(x), x, 0, 10) )
integrate(x*sin(x), x),,定積分integrate(x*sin(x), (x, 0, 2*pi))。。
用雙重積分求解球的體積。
x, y, r = symbols('x,y,r')和2 * integrate(sqrt(r*r-x**2), (x, -r, r))計算球的體積。計算不來,是因為sympy不知道r是大于0的。r = symbols('r', positive=True)這樣定義r即可。circle_area=2*integrate(sqrt(r**2-x**2),(x,-r,r))得到。circle_area=circle_area.subs(r,sqrt(r**2-x**2))將r替換。
integrate(circle_area,(x,-r,r))再積分即可。
expression.sub([(x,y),(y,x)])又換到原來的狀況了。
expression.subs(x, y),,將算式中的x替換成y。。
expression.subs({x:y,u:v}) : 使用字典進行多次替換。。
expression.subs([(x,y),(u,v)]) : 使用列表進行多次替換。。
1、定義函數
函數是可重用的程序。本書中已經使用了許多內建函數,如len()函數和range()函數,但是還沒自定義過函數。定義函數的語法格式如下:
def 函數名(參數):
函數體
定義函數的規(guī)則如下:
①關鍵字def用來定義一個函數,它是define的縮寫。
②函數名是函數的唯一標識,函數名的命名規(guī)則遵循標識符的命名規(guī)則。
③函數名后面一定要緊跟著一個括號,括號內的參數是可選的,括號后面要有冒號。
④函數體(statement)為一個或一組Python語句,注意要有縮進。
⑤函數體的第一行可以有文檔字符串,用于描述函數的功能,用三引號括起來。
按照定義規(guī)則,可以定義第一個函數了:
def?hello_world():
...?????print('Hello,world!')???#?注意函數體要有縮進
...
hello_world()
Hello,world!
這個函數不帶任何參數,它的功能是打印出“Hello,world!”。最后一行代碼hello_world()是調用函數,即讓Python執(zhí)行函數的代碼。
2、全局變量和局部變量
全局變量是定義在所有函數外的變量。例如,定義一個全局變量a,分別在函數test1()和test2()使用變量a:
a?=?100???#?全局變量
def?test1():
...?????print(a)
...
def?test2():
...?????print(a)
...
test1()
100
test2()
100
定義了全局變量a之后,在函數test1()和test2()內都可以使用變量a,由此可知,全局變量的作用范圍是全局。
局部變量是在函數內定義的變量,除了用關鍵字global修飾的變量以外。例如,在函數test1()內定義一個局部變量a,分別在函數外和另一個函數test2()內使用變量a:
def?test1():
...?????a?=?100???#?局部變量
...?????print(a)
...
def?test2():
...?????print(a)
...
test1()
100
print(a)
Traceback?(most?recent?call?last):
File?"stdin",?line?1,?in?module
NameError:?name?'a'?is?not?defined
test2()
Traceback?(most?recent?call?last):
File?"stdin",?line?1,?in?module
File?"stdin",?line?2,?in?test2
NameError:?name?'a'?is?not?defined
Python解釋器提示出錯了。由于局部變量a定義在函數test1()內,因此,在函數test1()內可以使用變量a,但是在函數外或者另一個函數test2()內使用變量a,都會報錯,由此可見,局部變量的作用范圍是定義它的函數內部。
一般情況下,在函數內聲明的變量都是局部變量,但是采用關鍵字global修飾的變量卻是全局變量:
def?test1():
...?????global?a???#?全局變量
...?????a?=?100
...?????print(a)
...
def?test2():
...?????print(a)
...
test1()
100
print(a)
100
test2()
100
這個程序與上個程序相比,只是在函數test1()中多了一行代碼“global a”,程序便可以正確運行了。在函數test1()中,采用關鍵字global修飾了變量a之后,變量a就變成了全局變量,不僅可以在該函數內使用,還可以在函數外或者其他函數內使用。
如果在某個函數內局部變量與全局變量同名,那么在該函數中局部變量會覆蓋全局變量:
a?=?100???#?全局變量
def?test1():
...?????a?=?200???#?同名局部變量
...?????print(a)
...
def?test2():
...?????print(a)
...
test1()
200
test2()
100
由于在函數test1()中定義了一個與全局變量同名的局部變量a,因此,在函數test1()中全局變量a的值被局部變量覆蓋了,但是在函數test2()中全局變量a的值沒有被覆蓋。
綜上所述,在Python中,全局變量保存的數據供整個腳本文件使用;而局部變量只用于臨時保存數據,變量僅供局部代碼塊使用。
Python 中,可以使用 NumPy 庫來生成隨機數組并進行矩陣運算。
首先,可以使用 numpy.random.rand 函數生成一個12階的隨機非負方陣:
import numpy as np
A = np.random.rand(12, 12)
然后,可以使用 numpy.linalg.eig 函數求出矩陣的特征值:
Copy codeeigenvalues, eigenvectors = np.linalg.eig(A)
如果矩陣的特征值是對角線上的元素,那么它就是相似于對角陣。
計算方陣所對應的行列式的最小余子式,可以使用 numpy.linalg.det 函數計算行列式,然后枚舉所有可能的余子式并取最小值:
Copy codedef min_cofactor(A):
determinant = np.linalg.det(A)
min_cofactor = float('inf')
for i in range(A.shape[0]):
for j in range(A.shape[1]):
cofactor = np.linalg.det(np.delete(np.delete(A, i, axis=0), j, axis=1))
min_cofactor = min(min_cofactor, cofactor)
return min_cofactor
最后,每列選取一個元素,使相鄰三列的和最小,可以枚舉所有的列并求出和的最小值:
Copy codedef min_sum(A):
min_sum = float('inf') for i in range(A.shape[1] - 2):
column_sum = A[:,i] + A[:,i+1] + A[:,i+2]
min_column_sum = min(column_sum)
min_sum = min(min_sum, min_column_sum) return min_sum
希望以上答案能夠幫到你。
python系統(tǒng)提供了下面常用的函數:
1. 數學庫模塊(math)提供了很多數學運算函數;
2.復數模塊(cmath)提供了用于復數運算的函數;
3.隨機數模塊(random)提供了用來生成隨機數的函數;
4.時間(time)和日歷(calendar)模塊提供了能處理日期和時間的函數。
注意:在調用系統(tǒng)函數之前,先要使用import 語句導入 相應的模塊
該語句將模塊中定義的函數代碼復制到自己的程 序中,然后就可以訪問模塊中的任何函數,其方 法是在函數名前面加上“模塊名.”。
希望能幫到你。
我要糾正推薦答案中的說法!
del并不是用來“刪除引用指向的內存空間”,python中的del和c++中的delete是完全兩個概念,不要誤人子弟。。
一般來講,del是用來刪除變量的引用的,例如a = 1; del a,這里a是對1這個值的引用(python中所有的變量都可視作引用),而del a就是刪除這一引用關系,也就是說,1不再被a這個變量引用了,同時a這個變量名也從變量表中剔除了。
如果還是不太清楚,我舉這個例子你就明白了:
a = object()
b = a
del a
print b
print a # 該句會報a未定義的異常
這段代碼中,a引用了一個新對象object(),而b=a使得b也引用了這個對象,a和b雖然是兩個變量,但它們引用的是同一個對象,有點類似于c++中的兩個指針指向同一個對象。
而后面del a僅僅只是把a這個變量對object()的引用刪掉了,同時a的變量名也失效了,但并不表示object()這個對象被刪除了,它還在,并且b還引用著它呢。從后面print b能正常輸出就可以看出這一點。
python的內存釋放采用的是引用計數機制,也就是當一個對象沒有任何引用它的變量了,那么它就會自動被釋放,無需人工干預。
此外,del對于不同的對象也會有不同的功能,這取決于對象本身對__del__系統(tǒng)方法的實現。例如一個列表a = [1,2,3],del a[0]表示將列表的首項刪除,此時a就變成[2,3]了。如果是自定義的對象,那del的功能更是可以定義成你想要的任何樣子,詳情請參考python幫助中的__del__詞條。