实验1 Python开发环境使用和编程初体验
四、实验结论
1. 实验任务1
task1_1.py
# print输出的几种用法
# 用法1：用于输出单个字符串或单个变量 print('hey, u') # 用法2： 用于输出多个数据项，用逗号分隔 print('hey', ' u') x,y,z = 1,2,3 print(x, y, z) # 用法3： 用户混合字符串和变量值 print('x = %d, y = %d, z = %d' %(x,y,z)) # 方式1: 传统c风格 print('x = {}, y = {}, z = {}'.format(x,y,z)) # 方式2: s.format()方法 print(f'x = {x}, y = {y}, z = {z}') # 方式3: f-string方式 # 其它: 输出后是否换行 print(x) # 默认输出后换一行 print(y) print(z) print(x, end=' ') # 输出结束后，不换行；通过end指定数据项之间的分隔符 print(y, end=' ') print(z)
task1_2.py
# 使用字符串的format()方法，对输出数据项进行格式化 x1, y1 = 1.2, 3.57 x2, y2 = 2.26, 8.7 # 输出1 print('{:-^40}'.format('输出1'))# {:-^40}控制输出数据格式: 宽度占40列，居中对齐，空白处用-补齐 print('x1 = {}, y1 = {}'.format(x1, y1)) print('x2 = {}, y2 = {}'.format(x2, y2)) # 输出2 print('{:-^40}'.format('输出2')) # {:-^40}控制输出数据格式: 宽度占40列，居中对齐，空白处用-补齐 print('x1 = {:.1f}, y1 = {:.1f}'.format(x1, y1)) # {:.1f}控制小数输出精度，保留1位小数 print('x2 = {:.1f}, y2 = {:.1f}'.format(x2, y2)) # 输出3 print('{:-^40}'.format('输出3')) # {:-^40} 控制输出数据格式: 宽度占40列，居中对齐，空白处用-补齐 print('x1 = {:<15.1f}, y1 = {:<15.1f}'.format(x1, y1)) # {:<15.1f}控制数据输出宽度占15列，小数部分占1列，左对齐，空白处默认补空格 print('x2 = {:<15.1f}, y2 = {:<15.1f}'.format(x2, y2)) # 输出4 print('{:-^40}'.format('输出3')) # {:-^40} 控制输出数据格式: 宽度占40列，居中对齐，空白处用-补齐 print('x1 = {:>15.1f}, y1 = {:>15.1f}'.format(x1, y1)) # {:>15.1f}控制数据输出宽度占15列，小数部分占1列，右对齐，空白处默认补空格 print('x2 = {:>15.1f}, y2 = {:>15.1f}'.format(x2, y2))
task1_3.py
# 使用f-string方式输出数据并控制格式 name1, age1 = 'Bill', 19 name2, age2 = 'Hellen', 18 title = 'Personnel Information' print(f'{title:=^40}') # 输出title的值，=^40指定输出宽度占40列，居中对齐，用=填充空白 print(f'name: {name1:10}, age: {age1:3}') # 10和3分别指定数据项输出宽度 print(f'name: {name2:10}, age: {age2:3}') print(40*'=')
2. 实验任务2
task2_1.py
# 内置函数eval() # 功能：把字符串转换为python表达式 # 理解：相当于把圆括号中的内容，两侧引号去掉 r1 = eval('1 + 2') # 相当于r1 = 1 + 2 print(type(r1), r1) r2 = eval('[1, 6, 7.5]') #相当于r2 = [1, 6, 7.5] print(type(r2), r2) r3 = eval('"python"') # 相当于r3 = "python" print(type(r3), r3) r4 = eval('7, 42') # 相当于r4 = 7, 43 print(type(r4), r4)
task2_2.py
# 组合使用内置函数eval()和input() x, y = eval(input('Enter two oprands: ')) # 输入的两个操作数之间用逗号分隔（英文半角输入法下的逗号） ans = x + y print(f'{x} + {y} = {ans}') print(f'{type(x)} + {type(y)} = {type(ans)}')
3. 实验任务3
task3.py
# 浮点数简单运算 ans1 = 0.1 + 0.2 print(f'0.1 + 0.2 = {ans1}') from decimal import Decimal ans2 = Decimal('0.1') + Decimal('0.2') print(f'0.1 + 0.2 = {ans2}')
1.为什么line4输出结果显示存在误差？
答：0.1的二进制表示是无穷的0.0001100110011001100110011
在Python 中是以双精度(64)位来保存浮点数，多余的部分会被截取掉，因此实际0.1在Python 中存储的是 0.00011001100110011001100110011001100110011001100110011001100
因此在参与计算的时候，我们看到的是0.1。实际上在计算中已经不是0.1了，而是一个很长的二进制数据，所以会存在误差。
2.查阅decimal模块资料，尝试分析和思考，decimal模块中的工具Decimal()是如何进行浮点运算 的？
答：
from decimal import Decimal a = Decimal('4.2') b = Decimal('2.1') print(a + b)
4. 实验任务4
task4.py
# 字符编码相关 # chr()返回unicode编码对应的字符 print(chr(0x1f600), end = " ") print(chr(0x1f601), end = " ") print(chr(0x1f602), end = " ") print(chr(0x1f603), end = " ") print(chr(0x1f604)) print(chr(10000), end=" ") print(chr(0x025b), end=" ") print(chr(0x2708), end=" ") print(chr(0x00A5), end=" ") print(chr(0x266b)) # ord()返回字符的unicode编码 print(ord('a'), end = " ") print(ord('b'), end = " ") print(ord('c')) print(ord('A'), end = " ") print(ord('B'), end = " ") print(ord('C')) print(ord('0'), end = " ") print(ord('1'), end = " ") print(ord('2'))
5. 实验任务5
task5_1.py
# 简单的数学计算 from math import sqrt n = float(input('输入一个数:')) # python中计算开平方的两种方式 ans1 = sqrt(n) ans2 = n**0.5 print('%.2f的平方根是: %.2f' %(n, ans1)) # 以传统c风格方式输出 print('{:.2f}的平方根是: {:.2f}'.format(n, ans2)) # 使用字符串format()方法输出 print(f'{n:.2f}的平方根是: {ans2:.2f}') # 使用f-string方式输出
task5_2.py
# 神奇的pi, 与大饼 from math import pi text = ''' 好奇心是人的天性。 理想情况下，学习新东西是让人愉快的事。 但学校里的学习似乎有点像苦役。 有时候，需要画一个大饼，每次尝试学一些新鲜的，才会每天变得更好一点点。 ''' print(text) r = float(input('给学习画一个大饼，大饼要做的很大，半径要这么大: ')) circle = 2*pi*r print(f'绕起来，大饼的圆周有这么长, {circle}, 够不够激发你探索未知的动力...')
6. 实验任务6
x=input("输入x：") m=float(x) y=pow(m,3) y=str(y) print(x+"的365次方："+y)
7. 实验任务7
import math as m
Tw=100
Ty=70
T0=float(input("温度:"))
p=ρ = 1.038
c = 3.7
K = 5.4*pow(10,-3)
M=67
r1=pow(M,2/3)*c*pow(p,1/3)
r2=K*(m.pi)**2*pow((4*(m.pi)/3),2/3)
r3=(T0-Tw)/(Ty-Tw)*0.76
r4=m.log(r3,m.e)
t=r1*r4/r2
t=float(str(t)[0:10])
t1=t//60
t2=round(t-t1*60,2)
t1=str(int(t1))
t2=str(int(t2))
print(t1+"分"+t2+"秒")
五、实验总结
1.浮点数误差成因及解决：
（1）成因：
在计算机中，存储数据使用的是二进制数。先看一下十进制小数转换位二进制小数的过程。
比如要存储十进制的小数0.1，转换成二进制小数是无限的
0.0001100110011001100110011001100110011001100110011...
在python中，浮点数有53位可用精度，因此十进制的0.1在内部存储中储存的值是二进制小数的近似替代值，它接近但不完全的等于0.1。
计算机取出储存，进行显示时，使用的是舍入值。
需要注意的是，这是二进制浮点的本质：这不是Python中的错误，也不是代码中的错误。您将在支持硬件浮点运算的所有语言中看到相同的类型（尽管某些语言默认情况下可能无法显示差异，或者在所有输出模式下）。
查看存储在内部的值，可以使用decimal模块。该decimal模块还提供了一种很好的方法来“查看”存储在任何特定Python float中的确切值。
from decimal import Decimal print(Decimal(2.675))
这就说明了，刚开始给出的程序中的异常之处。对多数实数，计算机都无法精确存储。这造成误差。在用计算机解决实际问题时，要考虑上述误差的积累。
（2）.解决：
Python提供了decimal模块用于十进制数学计算，它具有以下特点：
1.提供十进制数据类型，并且存储为十进制数序列；
2.有界精度：用于存储数字的位数是固定的，可以通过decimal.getcontext().prec=x 来设定，不同的数字可以有不同的精度
3.浮点：十进制小数点的位置不固定(但位数是固定的)
decimal的构建：
可以通过整数、字符串或者元组构建decimal.Decimal，对于浮点数需要先将其转换为字符串
decimal的context：
decimal在一个独立的context下工作，可以通过getcontext来获取当前环境。例如前面提到的可以通过decimal.getcontext().prec来设定小数点精度(默认为28)
2.对数的输入与计算：
math.log(x) 就相当于数学中的ln(x)，x>0，求底数为e的对数，e = 2.718281828459；math.log10(x) 就相当于数学中的lg(x)，x>0，求底数为10的对数。可以通过log(x[, base])来设置底数，如 log(x, 10) 表示以10为底的对数。
语法
以下是 log() 方法的语法:
import math
math.log(x[, base])
注意：log()是不能直接访问的，需要导入 math 模块，通过静态对象调用该方法。
参数
x -- 数值表达式。base -- 可选，底数，默认为 e。
