Pythonで数値計算とべき乗
Pythonで数値計算とべき乗
Python初心者のための数値計算入門
Pythonは数値計算が得意な言語です。まずは基本的な数値型である int と float を理解しましょう。int は整数を表し、float は小数点を含む実数を表します。数値計算を行う際に、これらの型を正しく使い分けることが重要です。
数値計算の基本は四則演算です。Pythonでは +（加算）、-（減算）、*（乗算）、/（除算）といった算術演算子が用意されています。これらを組み合わせて複雑な計算式を作ることができます。
intとfloatの違いと使い分け
整数演算では int 型を使うと、余計な小数点が入らずに正確な結果が得られます。例えば 5 / 2 は 2.5 という float を返しますが、整数除算を行いたい場合は 5 // 2 と書くと 2 が返ります。
一方、float 型は小数点以下の計算が必要な場面で使います。float は内部で倍精度浮動小数点数（IEEE 754）として扱われるため、計算誤差が生じることがあります。数値計算で高精度が必要な場合は decimal.Decimal を検討すると良いでしょう。
四則演算と算術演算子の実践
以下に四則演算の例を示します。
a = 10
b = 3
print("加算:", a + b) # 13
print("減算:", a - b) # 7
print("乗算:", a * b) # 30
print("除算:", a / b) # 3.3333333333333335
print("整数除算:", a // b) # 3
print("剰余:", a % b) # 1
print("べき乗:", a ** b) # 1000
算術演算子は優先順位が決まっており、**（べき乗）が最も高く、次に *、/、//、%、最後に + と - が続きます。括弧を使って優先順位を明示的に変更することもできます。
mathモジュールでさらに便利に
Pythonの標準ライブラリには math モジュールがあり、三角関数や対数、平方根などの高度な数値計算関数が揃っています。以下は代表的な使い方です。
import math
print("sqrt(16):", math.sqrt(16)) # 4.0
print("sin(pi/2):", math.sin(math.pi/2)) # 1.0
print("log10(1000):", math.log10(1000)) # 3.0
print("ceil(2.3):", math.ceil(2.3)) # 3
print("floor(2.7):", math.floor(2.7)) # 2
mathモジュールは整数や浮動小数点数の計算に特化しており、パフォーマンスも高いです。数値計算を頻繁に行う場合は、numpyやpandasと組み合わせるとさらに効率的です。
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