【Python基础知识】常用内建模块-math和random

math 模块

math模块中定义了一些数学函数，用于进行数学计算。此外，该模块中还定义了两个数学常数：

1. >>> import math   # 导入math模块，以下示例都将省略这行代码 
2. >>> math.pi   # 圆周率π 
3. 3.141592653589793 
4. >>> math.e   # 数学常数e 
5. 2.718281828459045 

数学模块提供了两个角度转换函数，degrees()函数用于将弧度转换成角度，radians()函数用于将角度转换成弧度：

1. >>> math.radians(30)   # 将角度30°转换成弧度 
2. 0.5235987755982988 
3. >>> math.degrees(math.pi/2)   # 将弧度π/2转换成角度 
4. 90.0 
5. >>> math.degrees(math.pi/3)   # 将弧度π/3转换成角度 
6. 59.99999999999999 

数学模块还提供了用于计算给定角度的各种三角函数，如sin()、cos()、tan()等，这些三角函数需要以弧度作为参数：

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

log()函数用于计算给定数字的自然对数，自然对数以e为底数;log10()函数用于计算给定数字的以10为底的对数;log2()函数用于计算给定数字的以2为底的对数：

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()函数用于计算给定数字的阶乘：

1. >>> math.factorial(3)   # 3的阶乘为3 * 2 * 1 
2. 6 
3. >>> math.factorial(10) 
4. 3628800 

pow(x, y)函数用于接收两个浮点数作为参数，计算x的y次幂：

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

sqrt()函数用于计算给定数字的平方根：

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

ceil()函数用于将给定浮点数向上取整，floor()函数用于将给定浮点数向下取整：

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模块

random模块中定义了很多随机函数，用于生成随机数，或者进行随机操作。

random()函数用于产生一个在[0, 1)范围内的随机数：

1. >>> import random   # 导入random模块，以下示例都将省略这行代码 
2. >>> random.random() 
3. 0.4571616492269954 
4. >>> random.random() 
5. 0.15751801783441732 
6. >>> random.random() 
7. 0.3304966043254054 

如果想要生成一个随机整数，可以使用randint()函数，接收两个参数，分别是生成整数范围的最小值和最大值：

1. >>> random.randint(1, 100)  # 产生一个1~100的随机整数 
2. 52 

也可以使用列表生成式，通过randint()函数创建一个包含10个1~100的整数的随机列表：

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()函数接收三个参数，分别是生成数字的最大值、最小值和步长。例如，可以利用randrange()函数的步长特性来生成1~100的随机奇数：

1. >>> random.randrange(1, 100, 2)   # 由于步长是2，因此生成的数字全部是奇数 
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()函数用于从序列中选择一个随机项并返回它：

1. >>> random.choice('Python')   # 从字符串中随机选择一个字母 
2. 'n' 
3. >>> random.choice('Python') 
4. 'P' 
5. >>> students = ['Wang', 'Zhang', 'Liu', 'Li']   # 从列表中随机选择一个名字 
6. >>> random.choice(students) 
7. 'Liu' 
8. >>> random.choice(students) 
9. 'Li' 
10. >>> random.choice(students) 
11. 'Liu' 

shuffle()函数用于将序列中的各个项随机排序。例如，可以通过shuffle()函数来“洗牌”：

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