学习《Python Cookbook》第三版
你写的最新的网络认证方案代码遇到了一个难题,并且你唯一的解决办法就是使用复数空间。再或者是你仅仅需要使用复数来执行一些计算操作。
复数可以用使用函数 complex(real, imag) 或者是带有后缀 j 的浮点数来指定。比如:
a = complex(2, 3)
b = 3 - 6j
print(a) # "(2 3j)"
print(b) # "(3-6j)"
对应的实部、虚部和共轭复数可以很容易的获取。就像下面这样:
print(a.real) # "2.0"
print(a.imag) # "3.0"
print(a.conjugate()) # "(2-3j)"
另外,所有常见的数学运算都可以工作:
print(a b) # "(5-3j)"
print(a - b) # "(-1 9j)"
print(a * b) # "(24-3j)"
print(a / b) # "(-0.26666666666666666 0.4666666666666667j)"
print(abs(a)) # "3.605551275463989"
如果要执行其他的复数函数比如正弦、余弦或平方根,使用 cmath 模块:
import cmath
print(cmath.sin(a)) # "(9.15449914691143-4.168906959966565j)"
print(cmath.cos(a)) # "(-4.189625690968807-9.109227893755337j)"
print(cmath.exp(a)) # "(-7.315110094901103 1.0427436562359045j)"
Python 中大部分与数学相关的模块都能处理复数。比如如果你使用 numpy ,可以很容易的构造一个复数数组并在这个数组上执行各种操作:
import numpy as np
np_a = np.array([2 3j, 2-5j, 8 9j])
print(np_a) # "[2. 3.j 2.-5.j 8. 9.j]"
print(np_a 2) # "[ 4. 3.j 4.-5.j 10. 9.j]"
print(np.sin(np_a)) # "[ 9.15449915 -4.16890696j 67.47891524 30.87943134j 4008.42651446-589.49948373j]"
Python 的标准数学函数确实情况下并不能产生复数值,因此你的代码中不可能会出现复数返回值。
如果你想生成一个复数返回结果,你必须显示的使用 cmath 模块,或者在某个支持复数的库中声明复数类型的使用。比如:
import math
import cmath
# print(math.sqrt(-1)) # 报错 ValueError: math domain error
print(cmath.sqrt(-1)) # "1j"
我们把形如z=a bi(a,b均为实数)的数称为复数,其中a称为实部,b称为虚部,j称为虚数单位。当z的虚部等于零时,常称z为实数;当z的虚部不等于零时,实部等于零时,常称z为纯虚数。
加法法则
复数的加法法则:设z1=a bj,z2=c dj是任意两个复数。两者和的实部是原来两个复数实部的和,它的虚部是原来两个虚部的和。两个复数的和依然是复数。
即 (a bj) (c dj) = (a c) (b d)j
减法法则
两者和的实部是原来两个复数实部的和,它的虚部是原来两个虚部的和。两个复数的和依然是复数。
即 (a bj) (c - dj) = (a - c) (b - d)j
乘法法则
复数的乘法法则:把两个复数相乘,类似两个多项式相乘,结果中i2= -1,把实部与虚部分别合并。两个复数的积仍然是一个复数。
即 (a bj) * (c - dj) = (ac - bd) (bc ad)j
除法法则
运算方法:将分子和分母同时乘以分母的共轭复数,再用乘法法则运算,即
NumPy(Numerical Python) 是 Python 语言的一个扩展程序库,支持大量的维度数组与矩阵运算,此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。