【Python基礎知識】常用內建模塊-math和random

math 模塊

math模塊中定義了一些數學函數，用于進行數學計算。此外，該模塊中還定義了兩個數學常數：

1. >>> import math   # 導入math模塊，以下示例都將省略這行代碼 
2. >>> math.pi   # 圓周率π 
3. 3.141592653589793 
4. >>> math.e   # 數學常數e 
5. 2.718281828459045 

數學模塊提供了兩個角度轉換函數，degrees()函數用于將弧度轉換成角度，radians()函數用于將角度轉換成弧度：

1. >>> math.radians(30)   # 將角度30°轉換成弧度 
2. 0.5235987755982988 
3. >>> math.degrees(math.pi/2)   # 將弧度π/2轉換成角度 
4. 90.0 
5. >>> math.degrees(math.pi/3)   # 將弧度π/3轉換成角度 
6. 59.99999999999999 

數學模塊還提供了用于計算給定角度的各種三角函數，如sin()、cos()、tan()等，這些三角函數需要以弧度作為參數：

1. >>> math.sin(math.radians(30))   # 計算sin30°，結果約等于0.5 
2. 0.49999999999999994 
3. >>> math.sin(math.radians(90))   # 計算sin90°，結果等于1.0 
4. 1.0 
5. >>> math.cos(math.radians(90))   # 計算cos90°，結果約等于0 
6. 6.123233995736766e-17 
7. >>> math.cos(math.radians(0))   # 計算cos0°，結果等于1.0 
8. 1.0 
9. >>> math.tan(math.radians(45))   # 計算tan45°，結果約等于1 
10. 0.9999999999999999 

log()函數用于計算給定數字的自然對數，自然對數以e為底數;log10()函數用于計算給定數字的以10為底的對數;log2()函數用于計算給定數字的以2為底的對數：

1. >>> math.log(10) 
2. 2.302585092994046 
3. >>> math.log(math.e) 
4. 1.0 
5. >>> math.log10(10) 
6. 1.0 
7. >>> math.log2(4) 
8. 2.0 
9. >>> math.log2(1024) 
10. 10.0 

factorial()函數用于計算給定數字的階乘：

1. >>> math.factorial(3)   # 3的階乘為3 * 2 * 1 
2. 6 
3. >>> math.factorial(10) 
4. 3628800 

pow(x, y)函數用于接收兩個浮點數作為參數，計算x的y次冪：

1. >>> math.pow(3, 3)   # 計算3的3次冪 
2. 27.0 
3. >>> math.pow(2, 8)   # 計算2的8次冪 
4. 256.0 
5. >>> math.pow(3, 4)   # 計算3的4次冪 
6. 81.0 

sqrt()函數用于計算給定數字的平方根：

1. >>> math.sqrt(100)   # 計算100的平方根 
2. 10.0 
3. >>> math.sqrt(16)   # 計算16的平方根 
4. 4.0 

ceil()函數用于將給定浮點數向上取整，floor()函數用于將給定浮點數向下取整：

1. >>> math.ceil(3.4) 
2. 4 
3. >>> math.ceil(3.6) 
4. 4 
5. >>> math.floor(3.4) 
6. 3 
7. >>> math.floor(3.6) 
8. 3 

random模塊

random模塊中定義了很多隨機函數，用于生成隨機數，或者進行隨機操作。

random()函數用于產生一個在[0, 1)范圍內的隨機數：

1. >>> import random   # 導入random模塊，以下示例都將省略這行代碼 
2. >>> random.random() 
3. 0.4571616492269954 
4. >>> random.random() 
5. 0.15751801783441732 
6. >>> random.random() 
7. 0.3304966043254054 

如果想要生成一個隨機整數，可以使用randint()函數，接收兩個參數，分別是生成整數范圍的最小值和最大值：

1. >>> random.randint(1, 100)  # 產生一個1~100的隨機整數 
2. 52 

也可以使用列表生成式，通過randint()函數創建一個包含10個1~100的整數的隨機列表：

1. >>> random_numbers = [random.randint(1, 100) for i in range(10)] 
2. >>> random_numbers 
3. [76, 37, 79, 88, 46, 61, 64, 87, 11, 58] 

randrange()函數接收三個參數，分別是生成數字的最大值、最小值和步長。例如，可以利用randrange()函數的步長特性來生成1~100的隨機奇數：

1. >>> random.randrange(1, 100, 2)   # 由于步長是2，因此生成的數字全部是奇數 
2. 17 
3. >>> random.randrange(1, 100, 2) 
4. 77 
5. >>> random.randrange(1, 100, 2) 
6. 45 
7. >>> random.randrange(1, 100, 2) 
8. 49 

choice()函數用于從序列中選擇一個隨機項并返回它：

1. >>> random.choice('Python')   # 從字符串中隨機選擇一個字母 
2. 'n' 
3. >>> random.choice('Python') 
4. 'P' 
5. >>> students = ['Wang', 'Zhang', 'Liu', 'Li']   # 從列表中隨機選擇一個名字 
6. >>> random.choice(students) 
7. 'Liu' 
8. >>> random.choice(students) 
9. 'Li' 
10. >>> random.choice(students) 
11. 'Liu' 

shuffle()函數用于將序列中的各個項隨機排序。例如，可以通過shuffle()函數來“洗牌”：

1. >>> cards = ['紅桃2', '梅花k', '方片9', '黑桃J'] 
2. >>> random.shuffle(cards) 
3. >>> cards 
4. ['方片9', '紅桃2', '梅花k', '黑桃J'] 
5. >>> random.shuffle(cards) 
6. >>> cards 
7. ['紅桃2', '梅花k', '方片9', '黑桃J']