python math模块功能详解-白红宇

python math模块功能详解

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发布时间：2019-05-23

本文共 6741 字，大约阅读时间需要 22 分钟。

math.ceil(x)

返回 x 的上限，即大于或者等于 x 的最小整数。如果 x 不是一个浮点数，则委托 x.ceil(), 返回一个 Integral 类的值。

math.comb(n, k)

返回不重复且无顺序地从 n 项中选择 k 项的方式总数。

当 k <= n 时取值为 n! / (k! * (n - k)!)；当 k > n 时取值为零。

也称为二项式系数，因为它等价于表达式 (1 + x) ** n 的多项式展开中第 k 项的系数。

如果任一参数不为整数则会引发 TypeError。如果任一参数为负数则会引发 ValueError。

math.copysign(x, y)

返回一个基于 x 的绝对值和 y 的符号的浮点数。在支持带符号零的平台上，copysign(1.0, -0.0) 返回 -1.0.

math.fabs(x)

返回 x 的绝对值。

math.factorial(x)

以一个整数返回 x 的阶乘。如果 x 不是整数或为负数时则将引发 ValueError。

3.9 版后已移除: 接受具有整数值的浮点数 (例如 5.0) 的行为已被弃用。

math.floor(x)

返回 x 的向下取整，小于或等于 x 的最大整数。如果 x 不是浮点数，则委托 x.floor() ，它应返回 Integral 值。

math.fmod(x, y)

返回 fmod(x, y) ，由平台C库定义。请注意，Python表达式 x % y 可能不会返回相同的结果。C标准的目的是 fmod(x, y) 完全（数学上；到无限精度）等于 x - n*y 对于某个整数 n ，使得结果具有与 x 相同的符号和小于 abs(y) 的幅度。Python的 x % y 返回带有 y 符号的结果，并且可能不能完全计算浮点参数。例如， fmod(-1e-100, 1e100) 是 -1e-100 ，但Python的 -1e-100 % 1e100 的结果是 1e100-1e-100 ，它不能完全表示为浮点数，并且取整为令人惊讶的 1e100 。出于这个原因，函数 fmod() 在使用浮点数时通常是首选，而Python的 x % y 在使用整数时是首选。

math.frexp(x)

以 (m, e) 对的形式返回 x 的尾数和指数。 m 是一个浮点数， e 是一个整数，正好是 x == m * 2**e 。如果 x 为零，则返回 (0.0, 0) ，否则返回 0.5 <= abs(m) < 1 。这用于以可移植方式“分离”浮点数的内部表示。

math.fsum(iterable)

返回迭代中的精确浮点值。

该算法的准确性取决于IEEE-754算术保证和舍入模式为半偶的典型情况。在某些非Windows版本中，底层C库使用扩展精度添加，并且有时可能会使中间和加倍，导致它在最低有效位中关闭。

有关待进一步讨论和两种替代方法，参见 ASPN cookbook recipes for accurate floating point summation。

math.gcd(*integers)

返回给定的整数参数的最大公约数。如果有一个参数非零，则返回值将是能同时整除所有参数的最大正整数。如果所有参数为零，则返回值为 0。不带参数的 gcd() 返回 0。

3.5 新版功能.

在 3.9 版更改: 添加了对任意数量的参数的支持。之前的版本只支持两个参数。

math.isclose(a, b, *, rel_tol=1e-09, abs_tol=0.0)

若 a 和 b 的值比较接近则返回 True，否则返回 False。

根据给定的绝对和相对容差确定两个值是否被认为是接近的。

rel_tol 是相对容差 —— 它是 a 和 b 之间允许的最大差值，相对于 a 或 b 的较大绝对值。例如，要设置5％的容差，请传递 rel_tol=0.05 。默认容差为 1e-09，确保两个值在大约9位十进制数字内相同。 rel_tol 必须大于零。

abs_tol 是最小绝对容差 —— 对于接近零的比较很有用。 abs_tol 必须至少为零。

如果没有错误发生，结果将是： abs(a-b) <= max(rel_tol * max(abs(a), abs(b)), abs_tol) 。

IEEE 754特殊值 NaN ， inf 和 -inf 将根据IEEE规则处理。具体来说， NaN 不被认为接近任何其他值，包括 NaN 。 inf 和 -inf 只被认为接近自己。

3.5 新版功能.

参见 PEP 485 —— 用于测试近似相等的函数

math.isfinite(x)

如果 x 既不是无穷大也不是NaN，则返回 True ，否则返回 False 。（注意 0.0 被认为是有限的。）

3.2 新版功能.

math.isinf(x)

如果 x 是正或负无穷大，则返回 True ，否则返回 False 。

math.isnan(x)

如果 x 是 NaN（不是数字），则返回 True ，否则返回 False 。

math.isqrt(n)

返回非负整数 n 的整数平方根。这就是对 n 的实际平方根向下取整，或者相当于使得 a² ≤ n 的最大整数 a。

对于某些应用来说，可以更适合取值为使得 n ≤ a² 的最小整数 a ，或者换句话说就是 n 的实际平方根向上取整。对于正数 n，这可以使用 a = 1 + isqrt(n - 1) 来计算。

3.8 新版功能.

math.lcm(*integers)

返回给定的整数参数的最小公倍数。如果所有参数均非零，则返回值将是为所有参数的整数倍的最小正整数。如果参数之一为零，则返回值为 0。不带参数的 lcm() 返回 1。

3.9 新版功能.

math.ldexp(x, i)

返回 x * (2**i) 。这基本上是函数 frexp() 的反函数。

math.modf(x)

返回 x 的小数和整数部分。两个结果都带有 x 的符号并且是浮点数。

math.nextafter(x, y)

返回 x 趋向于 y 的最接近的浮点数值。

如果 x 等于 y 则返回 y。

示例：

math.nextafter(x, math.inf) 的方向朝上：趋向于正无穷。

math.nextafter(x, -math.inf) 的方向朝下：趋向于负无穷。

math.nextafter(x, 0.0) 趋向于零。

math.nextafter(x, math.copysign(math.inf, x)) 趋向于零的反方向。

另请参阅 math.ulp()。

3.9 新版功能.

math.perm(n, k=None)

返回不重复且有顺序地从 n 项中选择 k 项的方式总数。

当 k <= n 时取值为 n! / (n - k)!；当 k > n 时取值为零。

如果 k 未指定或为 None，则 k 默认值为 n 并且函数将返回 n!。

如果任一参数不为整数则会引发 TypeError。如果任一参数为负数则会引发 ValueError。

3.8 新版功能.

math.prod(iterable, *, start=1)

计算输入的 iterable 中所有元素的积。积的默认 start 值为 1。

当可迭代对象为空时，返回起始值。此函数特别针对数字值使用，并会拒绝非数字类型。

3.8 新版功能.

math.remainder(x, y)

返回 IEEE 754 风格的 x 相对于 y 的余数。对于有限 x 和有限非零 y ，这是差异 x - ny ，其中 n 是与商 x / y 的精确值最接近的整数。如果 x / y 恰好位于两个连续整数之间，则最近的 * even 整数用于 n 。余数 r = remainder(x, y) 因此总是满足 abs® <= 0.5 * abs(y) 。

特殊情况遵循IEEE 754：特别是 remainder(x, math.inf) 对于任何有限 x 都是 x ，而 remainder(x, 0) 和 remainder(math.inf, x) 引发 ValueError 适用于任何非NaN的 x 。如果余数运算的结果为零，则该零将具有与 x 相同的符号。

在使用IEEE 754二进制浮点的平台上，此操作的结果始终可以完全表示：不会引入舍入错误。

3.7 新版功能.

math.trunc(x)

返回 Real 值 x 截断为 Integral （通常是整数）。委托给 x.trunc()。

math.ulp(x)

返回浮点数 x 的最小有效比特位的值:

如果 x 是 NaN (非数字)，则返回 x。

如果 x 为负数，则返回 ulp(-x)。

如果 x 为正数，则返回 x。

如果 x 等于，则返回去正规化的可表示最小正浮点数 (小于正规化的最小正浮点数 sys.float_info.min)。

如果 x 等于可表示最大正浮点数，则返回 x 的最低有效比特位的值，使得小于 x 的第一个浮点数为 x - ulp(x)。

在其他情况下 (x 是一个有限的正数)，则返回 x 的最低有效比特位的值，使得大于 x 的第一个浮点数为 x + ulp(x)。

ULP 即 “Unit in the Last Place” 的缩写。

另请参阅 math.nextafter() 和 sys.float_info.epsilon。

3.9 新版功能.

注意 frexp() 和 modf() 具有与它们的C等价函数不同的调用/返回模式：它们采用单个参数并返回一对值，而不是通过 ‘输出形参’ 返回它们的第二个返回参数（Python中没有这样的东西）。

对于 ceil() ， floor() 和 modf() 函数，请注意所有足够大的浮点数都是精确整数。Python浮点数通常不超过53位的精度（与平台C double类型相同），在这种情况下，任何浮点 x 与 abs(x) >= 2**52 必然没有小数位。

幂函数与对数函数

math.exp(x)

返回 e 次 x 幂，其中 e = 2.718281… 是自然对数的基数。这通常比 math.e ** x 或 pow(math.e, x) 更精确。

math.expm1(x)

返回 e 的 x 次幂，减1。这里 e 是自然对数的基数。对于小浮点数 x ， exp(x) - 1 中的减法可能导致 significant loss of precision； expm1() 函数提供了一种将此数量计算为全精度的方法:

math.log(x[, base])

使用一个参数，返回 x 的自然对数（底为 e ）。

使用两个参数，返回给定的 base 的对数 x ，计算为 log(x)/log(base) 。

math.log1p(x)

返回 1+x (base e) 的自然对数。以对于接近零的 x 精确的方式计算结果。

math.log2(x)

返回 x 以2为底的对数。这通常比 log(x, 2) 更准确。

3.3 新版功能.

参见 int.bit_length() 返回表示二进制整数所需的位数，不包括符号和前导零。

math.log10(x)

返回 x 底为10的对数。这通常比 log(x, 10) 更准确。

math.pow(x, y)

将返回 x 的 y 次幂。特殊情况尽可能遵循C99标准的附录’F’。特别是， pow(1.0, x) 和 pow(x, 0.0) 总是返回 1.0 ，即使 x 是零或NaN。如果 x 和 y 都是有限的， x 是负数， y 不是整数那么 pow(x, y) 是未定义的，并且引发 ValueError 。

与内置的 ** 运算符不同， math.pow() 将其参数转换为 float 类型。使用 ** 或内置的 pow() 函数来计算精确的整数幂。

math.sqrt(x)

返回 x 的平方根。

三角函数

math.acos(x)

返回以弧度为单位的 x 的反余弦值。结果范围在 0 到 pi 之间。

math.asin(x)

返回以弧度为单位的 x 的反正弦值。结果范围在 -pi/2 到 pi/2 之间。

math.atan(x)

返回以弧度为单位的 x 的反正切值。结果范围在 -pi/2 到 pi/2 之间。.

math.atan2(y, x)

以弧度为单位返回 atan(y / x) 。结果是在 -pi 和 pi 之间。从原点到点 (x, y) 的平面矢量使该角度与正X轴成正比。 atan2() 的点的两个输入的符号都是已知的，因此它可以计算角度的正确象限。例如， atan(1) 和 atan2(1, 1) 都是 pi/4 ，但 atan2(-1, -1) 是 -3*pi/4 。

math.cos(x)

返回 x 弧度的余弦值。

math.dist(p, q)

返回 p 与 q 两点之间的欧几里得距离，以一个坐标序列（或可迭代对象）的形式给出。两个点必须具有相同的维度。

大致相当于：

sqrt(sum((px - qx) ** 2.0 for px, qx in zip(p, q)))

3.8 新版功能.

math.hypot(*coordinates)

返回欧几里得范数，sqrt(sum(x**2 for x in coordinates))。这是从原点到坐标给定点的向量长度。

对于一个二维点 (x, y)，这等价于使用毕达哥拉斯定义 sqrt(xx + yy) 计算一个直角三角形的斜边。

在 3.8 版更改: 添加了对 n 维点的支持。之前的版本只支持二维点。

math.sin(x)