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Python math

概念与用途

math 提供实数数学函数和常量，底层通常映射到平台 C 数学库。它适合标量计算；数组运算通常使用 NumPy，复数运算使用 cmath。

核心 API

常见函数有 sqrt()、isqrt()、sin()、log()、ceil()、floor()、gcd()、comb()、isclose()，常量包括 pi、e、inf 和 nan。

import math

radius = 3
area = math.pi * radius ** 2
print(f"面积: {area:.2f}")
print(math.gcd(84, 30), math.comb(5, 2))
print(math.isclose(0.1 + 0.2, 0.3))

API 分类

类别 API 边界
取整 floor/ceil/trunc 负数方向不同
组合 factorial/comb/perm 输入需为非负整数
对数 log/log2/log10 输入必须为正
精确求和 fsum 比普通 sum 减少误差

示例：稳定浮点求和

import math

values = [1e16, 1.0, -1e16]
print("sum:", sum(values))
print("fsum:", math.fsum(values))
print("有限值:", [math.isfinite(value) for value in (1.0, math.inf, math.nan)])

math 是标准库，无需安装。输入来自外部时应先拒绝 NaN/Infinity 和越界值；数学定义域错误属于可预期输入错误，而不是应忽略的运行故障。

常见错误与工程注意

  • math.sqrt(-1) 抛 ValueError，复数场景使用 cmath.sqrt()。
  • 弧度与角度不要混用，可用 radians() 和 degrees() 转换。
  • NaN 不等于自身，数据清洗应使用 math.isnan() 检查。