在开启Python系列学习之后，我们就大概讲了数字类型及数学函数的基础语法。这一篇博客，我们就将详细介绍Python中的数字类型、数学函数、随机数函数、三角函数以及数学常量，同时，为大家提供一些示例代码帮助大家更好地理解它们的用法。
目录
1. 数字类型（Numeric Types）
2. 数字运算符的应用
3. 数学函数
4. 随机数函数
5. 数学常量
1. 数字类型（Numeric Types）
前面我们讲过，Python中有几种主要的数字类型，包括整数（int）、浮点数（float）、复数（complex），三大类型，其中int类型又包括一个子类bool(布尔值)。那么对于这三种类型，介绍大概如下：
- 整数：不包含小数点的数字，用于表示整数值。例如
1、-5、1000等。 - 浮点数：包含小数点的数字，用于表示带有小数点的数字。例如
3.14、-0.65、1e6等。 - 复数：由实数部分和虚数部分组成的数字，虚数部分以 "j" 或 "J" 结尾。例如
1+2j、3-4j等。
让我们一起来看看它们的用法和示例代码：
# 判断数字类型
print(type(1)) # <class 'int'>
print(type(3.14)) # <class 'float'>
print(type(1+2j)) # <class 'complex'># 数字类型转换
a = 10
b = 3.14
c = 1+2jprint(int(b)) # 3
print(float(a)) # 10.0
print(complex(a)) # (10+0j)
输出结果：
<class 'int'>
<class 'float'>
<class 'complex'>
<class 'bool'>
3
10.0
(10+0j)
这里可以看到，type()函数，用于判断数字的类型。下面我们使用issubclass() 函数来检查 bool 是否是 int 的子类。
# 使用 issubclass() 函数来检查 bool 是否是 int 的子类
print(issubclass(bool, int)) # 输出：True
这里大家可以去试试。
2. 数字运算符的应用
算术运算符用于执行数学运算，逻辑就是按照数学逻辑处理，包括加减乘除、幂运算、取余数等。下面这张列表列出了一些常用的算术运算。
| 运算符 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
| + | 加法 | 1 + 2 = 3 |
| - | 减法 | 5 - 3 = 2 |
| * | 乘法 | 4 * 3 = 12 |
| / | 浮点除 | 10 / 3 = 3.3333333333333335 |
| // | 整除 | 10 // 3 = 3 |
| % | 取余数 | 10 % 3 = 1 |
| ** | 幂运算 | 2 ** 3 = 8 |
示例代码：
a = 10
b = 3# 加法
print(a + b) # 输出：13# 减法
print(a - b) # 输出：7# 乘法
print(a * b) # 输出：30# 除法
print(a / b) # 输出：3.3333333333333335# 整除
print(a // b) # 输出：3# 取模
print(a % b) # 输出：1# 指数
print(a ** b) # 输出：1000
3. 数学函数
这里我们主要讲两个数学函数，一个是Python标准库中的数学函数，另一个是math模块中的数学函数。
下表列出了 Python 标准库中常用的数学函数对比math模块的数学函数，包括函数说明和示例代码。
| 标准库的函数名 | 说明 | math模块的函数 |
| acos(x) | 返回x的反余弦值（弧度） | math.acos(0.5) |
| asin(x) | 返回x的反正弦值（弧度） | math.asin(0.5) |
| atan(x) | 返回x的反正切值（弧度） | math.atan(0.5) |
| atan2(y, x) | 返回以y/x为参数的反正切值（弧度） | math.atan2(1, 1) |
| ceil(x) | 返回x向上取整的整数 | math.ceil(3.14) |
| cos(x) | 返回x的余弦值 | math.cos(math.pi / 2) |
| cosh(x) | 返回x的双曲余弦值 | math.cosh(1) |
| degrees(x) | 将弧度转换为角度 | math.degrees(math.pi) |
| exp(x) | 返回e的x次方 | math.exp(1) |
| fabs(x) | 返回x的绝对值 | math.fabs(-1) |
| floor(x) | 返回x向下取整的整数 | math.floor(3.14) |
| fmod(x, y) | 返回x除以y的余数 | math.fmod(5, 2) |
| frexp(x) | 将x分解为尾数和指数 | math.frexp(1.2345) |
| gcd(x, y) | 返回x和y的最大公约数 | math.gcd(12, 18) |
| hypot(x, y) | 返回x和y的平方和的平方根 | math.hypot(3, 4) |
| isfinite(x) | 判断x是否为有限数 | math.isfinite(1) |
| isinf(x) | 判断x是否为无穷大 | math.isinf(float('inf')) |
| isnan(x) | 判断x是否为NaN | math.isnan(float('NaN')) |
| ldexp(x, i) | 将x乘以2的i次方 | math.ldexp(1.2345, 2) |
| log(x) | 返回x的自然对数 | math.log(10) |
| log10(x) | 返回x的以10为底的对数 | math.log10(100) |
| modf(x) | 将x分解为整数部分和小数部分 | math.modf(1.2345) |
| pow(x, y) | 返回x的y次方 | math.pow(2, 3) |
| radians(x) | 将角度转换为弧度 | math.radians(90) |
| remainder(x, y) | 返回x除以y的余数 | math.remainder(5, 2) |
| sin(x) | 返回x的正弦值 | math.sin(math.pi / 2) |
| sinh(x) | 返回x的双曲正弦值 | math.sinh(1) |
| sqrt(x) | 返回x的平方根 | math.sqrt(4) |
| tan(x) | 返回x的正切值 | math.tan(math.pi / 4) |
| tanh(x) | 返回x的双曲正切值 | math.tanh(1) |
| trunc(x) | 返回x的截断值 | math.trunc(3.14) |
注意： math模块主要包含围绕平台C数学库函数的简单包装器。特殊情况下的行为在适当情况下遵循C99标准的附录F。
math模块中的函数，返回值均为浮点数，除非另有明确说明。
如果你需要计算复数，请使用 cmath 模块中的同名函数。
以上表格仅列出了部分常用的数学函数，更多函数请参考Python官方文档: https://docs.python.org/zh-cn/3/library/math.html。
以下是几个数学函数的示例代码：
a. `log(x)`：返回x的自然对数
# 计算10的自然对数
x = 10
result = math.log(x)
print(f"log({x}) = {result}")# 计算e的自然对数
x = math.e
result = math.log(x)
print(f"log({x}) = {result}")
b. `radians(x)`：将角度转换为弧度
import math
# 将90度转换为弧度
angle = 90
result = math.radians(angle)
print(f"radians({angle}) = {result}")# 将180度转换为弧度
angle = 180
result = math.radians(angle)
print(f"radians({angle}) = {result}")
c. `cos(x)`：返回x的余弦值
import math# 计算π/2的余弦值
x = math.pi / 2
result = math.cos(x)
print(f"cos({x}) = {result}")# 计算π的余弦值
x = math.pi
result = math.cos(x)
print(f"cos({x}) = {result}")
d. `sin(x)`：返回x的正弦值
import math# 计算π/2的正弦值
x = math.pi / 2
result = math.sin(x)
print(f"sin({x}) = {result}")# 计算π的正弦值
x = math.pi
result = math.sin(x)
print(f"sin({x}) = {result}")
e. `sqrt(x)`：返回x的平方根
import math# 计算4的平方根
x = 4
result = math.sqrt(x)
print(f"sqrt({x}) = {result}")# 计算9的平方根
x = 9
result = math.sqrt(x)
print(f"sqrt({x}) = {result}")
f. `exp(x)`：返回e的x次方
import math# 计算e的1次方
x = 1
result = math.exp(x)
print(f"exp({x}) = {result}")# 计算e的2次方
x = 2
result = math.exp(x)
print(f"exp({x}) = {result}")
以上代码演示了如何使用Python math 模块中的几个数学函数，标准库中的也类似，不需要math即可。
4. 随机数函数
在许多应用中，我们需要生成随机数。Python的random模块提供了丰富的随机数函数，用于生成随机的整数胡或则随机的浮点数等。
| 函数 | 描述 |
| random.random() | 返回[0.0, 1.0)范围内的随机浮点数 |
| random.randint(a, b) | 返回a,b范围内的随机整数 |
| random.uniform(a, b) | 返回a,b范围内的随机浮点数 |
| random.choice(seq) | 从序列中随机选择一个元素 |
| random.shuffle(seq) | 将序列中的元素随机排序 |
| random.sample(population, k) | 从总体中选择k个独立的随机元素 |
示例代码：
# 返回[0.0, 1.0)范围内的随机浮点数
import random
num = random.random()
print(num)#返回[a, b]范围内的随机整数
num = random.randint(1, 10)
print(num)#返回[a, b]范围内的随机浮点数
num = random.uniform(1.5, 5.5)
print(num)#从序列中随机选择一个元素
items = [1, 2, 3, 4, 5]
chosen = random.choice(items)
print(chosen)#将序列中的元素随机排序
items = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(items)
print(items)#从总体中选择k个独立的随机元素
items = [1, 2, 3, 4, 5]
chosen = random.sample(items, 3)
print(chosen)
5. 数学常量
Python中一些数学常量，也是数字运算中常用的，在Python中math模块中定义的常用数学常量。通过导入math模块，可以使用这些常量进行数学运算和计算。下面列出一些，供大家参考：
| 常数 | 描述 |
|---|---|
| math.pi | 圆周率（π） |
| math.e | 自然对数的底（e） |
| math.tau | 2π（双倍圆周率） |
| math.inf | 无穷大（正无穷） |
| math.nan | 非数字（NaN，Not a Number） |
示例代码：
import math# 数学常量示例
print("圆周率 (π) =", math.pi)
print("自然对数的底 (e) =", math.e)
print("双倍圆周率 (τ) =", math.tau)
print("无穷大 =", math.inf)
print("非数字 =", math.nan)
那么，关于数字及其数学函数的讲解和示例代码，基本上讲完了，大家可以尝试着跟着代码一起学习，如果后面还有补充的，我将继续为大家分享。
感谢您的关注，我们下一篇文章将继续学习记录python的下一个知识点。
如果感觉阅读对您还有些作用，可以评论留言，关注我。谢谢您的阅读！
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