4 spôsoby, ako používať Pi v Pythone s príkladmi

Pi je základná matematická konštanta, ktorá predstavuje pomer obvodu kruhu k jeho priemeru. Využitie Pi v Pythone je nevyhnutné pri práci s geometrickými výpočtami, trigonometriou a rôznymi inými matematickými operáciami.

Python ponúka viacero spôsobov prístupu a použitia Pi vo výpočtoch. Knižnice Math a NumPy sú dva bežne používané moduly, ktoré poskytujú Pi ako konštantu.

Existuje niekoľko ďalších modulov, ktoré poskytujú konštantu. Vaša voľba závisí od toho, akú matematickú presnosť potrebujete a aké ďalšie výpočty si vaša aplikácia vyžaduje.

Tento článok vám ukáže, ako získať prístup k Pi pomocou štyroch metód, a vysvetľuje, ktorá bude najlepšie vyhovovať vašim požiadavkám.

Poďme sa do toho ponoriť.

Obsah

• Pochopenie Pi v Pythone
• 4 bežné spôsoby prístupu k Pi v Pythone
• Ako získať prístup k Pi pomocou matematickej knižnice
• 3 spôsoby použitia konštanty Pi s inými matematickými funkciami
  • 1. Obvod kruhu
  • 2. Oblasť kruhu
  • 3. Radiány a stupne
• Ako používať Pi s modulom NumPy
• Ako používať Pi s modulom SciPy
• Ako používať komplexné čísla s modulom cmath
• Spracovanie chýb a výnimiek s Pi v Pythone
• Záverečné myšlienky

Pochopenie Pi v Pythone

Pi (?) predstavuje pomer obvodu kruhu (c) k jeho priemeru (d). Zjednodušene povedané, ? = c/d.

Hodnota pi je približne 3,14159.

Pi je iracionálne číslo, čo znamená, že pokračuje donekonečna bez toho, aby sa opakovalo. Nedá sa vyjadriť ako jednoduchý zlomok a nemá presné desatinné zastúpenie.

Tu je niekoľko prvých číslic pí, aby ste získali predstavu o jeho povahe:

3.14159265358979323846...

Hodnota pi sa pri výpočtoch na praktické účely často skracuje len na niekoľko desatinných miest, napríklad 3,14 alebo 22/7.

Táto skrátená reprezentácia však nemusí byť dostatočne presná pre niektoré aplikácie, ako sú napríklad vysoko presné numerické simulácie alebo špecifické matematické dôkazy.

4 bežné spôsoby prístupu k Pi v Pythone

Štyri najbežnejšie spôsoby prístupu k pi v Pythone sú pomocou:

• Matematický modul

• Modul NumPy

• Modul SciPy

• modul cmath

Majte na pamäti, že zatiaľ čo konštanta math.pi Pythonu je dostatočne presná pre väčšinu účelov, existujú ešte presnejšie aproximácie dostupné prostredníctvom iných knižníc. Napríklad NumPy poskytuje vyšší stupeň presnosti.

Výber knižnice na použitie závisí od vašich špecifických potrieb a ďalších funkcií, ktoré môžete od knižnice požadovať. Ak už vo svojom projekte používate NumPy alebo SciPy , bolo by vhodné použiť ich príslušné pi konštanty.

Ak potrebujete pracovať s komplexnými číslami, potom je modul cmath najlepšou voľbou.

Ak nepotrebujete žiadne ďalšie funkcie z týchto knižníc a požadujete len približnú hodnotu pi, pravdepodobne je vašou najlepšou voľbou použitie vstavanej matematickej knižnice Pythonu.

Ako získať prístup k Pi pomocou matematickej knižnice

Matematický modul v Pythone vám umožňuje pracovať s číslom pi a poskytuje presnú aproximáciu až na 15 desatinných miest .

Toto je jeden zo vstavaných modulov Pythonu, čo znamená, že ho nemusíte sťahovať a inštalovať samostatne.

Máte dve možnosti importovania pi na použitie vo vašom kóde:

1. importovať matematickú knižnicu

2. importovať iba konštantu pi

Tento kód importuje celú knižnicu:

import math
pi_value = math.pi

Tento kód importuje iba konštantu pi:

from math import pi
pi_value = pi

3 spôsoby použitia konštanty Pi s inými matematickými funkciami

Okrem konštanty pi ponúka matematický modul mnoho ďalších matematických funkcií. Tieto funkcie je možné kombinovať s math.pi na:

1. vypočítať obvod kruhu

2. vypočítajte obsah kruhu

3. vypočítajte radiány a stupne

Pozrime sa postupne na každú z nich.

1. Obvod kruhu

Obvod kruhu možno vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

C = 2 ? r

• C je obvod

• ? je konštanta Pi

• r je polomer kružnice.

V Pythone môžete vypočítať obvod kruhu importovaním matematického modulu a použitím matematickej konštanty pi takto:

import math

radius = 5
circumference = 2 * math.pi * radius
print(circumference)

Môžete tiež chcieť euklidovskú vzdialenosť pre dva body na obvode. Toto video ukazuje výpočty:

2. Oblasť kruhu

Plochu kruhu možno vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:

A = ? * r^2

• A je oblasť

• ? je konštanta Pi

• r je polomer kružnice.

V Pythone môžete vypočítať plochu kruhu takto:

import math

radius = 5
area = math.pi * (radius ** 2)
print(area)

3. Radiány a stupne

Uhly možno merať v dvoch bežných jednotkách: stupňoch a radiánoch . Celý kruh obsahuje 360 ​​stupňov alebo 2? radiánov. Ak chcete previesť stupne na radiány, môžete použiť pi v jednoduchom vzorci:

Radiány = stupne * (? / 180)

Matematický modul však ponúka aj pohodlnú funkciu na prevod stupňov na radiány: math.radians() . To zjednoduší vaše výpočty.

Tu je základný príklad použitia funkcie radians() :

import math

angle_degrees = 45
angle_radians = math.radians(angle_degrees)

print(angle_radians)

Funkcia vráti výpočet na základe vstavanej matematickej konštanty Pi.

Ako používať Pi s modulom NumPy

NumPy je populárna knižnica Pythonu na prácu s číselnými údajmi. Poskytuje konštantu pre matematickú konštantu pi (približne 3,14159).

Na rozdiel od matematickej knižnice, NumPy nie je vstavaný modul Python. Môžete ho nainštalovať pomocou pip, správcu balíkov Pythonu. Príkaz na inštaláciu Pythonu NumPy by bol zvyčajne:

pip install numpy

Tu je príklad importovania modulu a prístupu ku konštante pi NumPy:

import numpy as np
pi_value = np.pi
print(pi_value)

Tento kód vypíše hodnotu premennej pi (3.141592653589793) z knižnice NumPy.

Ako používať Pi s modulom SciPy

SciPy je ďalšou široko používanou knižnicou Pythonu pre vedecké a technické výpočty. Vychádza z knižnice NumPy a obsahuje niekoľko ďalších funkcií.

Môžete ho nainštalovať pomocou pip, správcu balíkov Pythonu. Príkaz na inštaláciu SciPy by bol zvyčajne:

pip install scipy

Tu je príklad importu SciPy a prístupu ku konštante pi:

import scipy
pi_value = scipy.pi
print(pi_value)

Tento kód vráti hodnotu pi (3,141592653589793) poskytnutú knižnicou SciPy.

Ako používať komplexné čísla s modulom cmath

Python poskytuje podporu pre komplexné čísla prostredníctvom vstavaného modulu cmath .

Tu je príklad použitia konštanty pi v module cmath na výpočty s komplexnými číslami:

import cmath

# Define a complex number
z = 1 + 1j

# Compute the power of pi using the complex number
result = cmath.exp(z * cmath.pi)

print(result)  # Output: (-1-2.8421709430404007e-14j)

Spracovanie chýb a výnimiek s Pi v Pythone

Pri vykonávaní výpočtov s pi v Pythone je vždy dobrou praxou používať správne techniky spracovania výnimiek. Môžete sa stretnúť s niektorými z najbežnejších chýb vo výpočte:

• ZeroDivisionError

• OverflowError

• Aritmetická chyba

Na spracovanie viacerých výnimiek môžete použiť príkazy v Pythone:

try:
    # Perform calculation here
except (ZeroDivisionError, OverflowError, ArithmeticError):
    # Handle specific errors here
finally:
    # Code to be executed regardless of any exceptions

Tu je príklad spracovania chýb pri výpočte plochy kruhu:

import math

def calculate_area(r):
    pi = math.pi
    try:
        area = pi * r**2
    except (TypeError, OverflowError, ValueError):
        area = None
        print("Error: Invalid input or calculation failure")
    finally:
        return area

radius = 5
circle_area = calculate_area(radius)
print(circle_area)

Záverečné myšlienky

Naučili ste sa, ako pristupovať k pi pomocou štyroch rôznych modulov Pythonu. V závislosti od vašich požiadaviek nezabudnite vybrať ten, ktorý poskytuje presnosť, ktorú potrebujete.

Množstvo príkladov v tomto článku pokrýva väčšinu scenárov, s ktorými sa stretnete pri svojich matematických výpočtoch. Ak potrebujete ďalšiu pomoc, naše a sú skvelé zdroje.

Šťastné kódovanie!