Perché dovresti usare Python come calcolatrice (e come iniziare)
Riepilogo
- Le app per calcolatrici e le calcolatrici portatili sono goffe, ma la modalità interattiva di Python richiama facilmente i risultati precedenti per i calcoli. È inoltre possibile scorrere e cercare input.
- Python offre funzioni aritmetiche di base simili alle calcolatrici portatili.
- Python può attingere a librerie avanzate come math, NumPy, SciPy e SymPy per operazioni matematiche più complesse oltre l'aritmetica di base.
Uno scherzo comune tra i programmatori Python è che la modalità interattiva funziona benissimo come calcolatrice da tavolo. Ecco i motivi per cui questo è vicino alla realtà.
Le calcolatrici hanno un difetto di progettazione
Se usi una calcolatrice portatile, potresti aver notato qualcosa di frustrante se hai un modello base: è difficile ricordare i risultati precedenti quando li usi in nuovi calcoli.
È possibile salvare i numeri in memoria per richiamarli successivamente su alcune calcolatrici, ma è necessario sapere come funziona. E questo significa leggere un manuale. Hai salvato il manuale, vero? Naturalmente, di solito è possibile trovare il manuale online. Potrebbe essere abbastanza buono per gli utenti TI e Casio, ma molti dei calcolatori hardware, o almeno quelli che puoi acquistare oggi, provengono da produttori generici. Buona fortuna nel trovare le istruzioni per loro!
Le app per calcolatrici sul tuo telefono o computer non sono molto migliori. Il problema principale con questi programmi è che cercano di apparire e funzionare come calcolatrici portatili. Tra i progettisti di interfacce utente, questo è noto come "skeuomorfismo". I calcolatori software sono scomodi da usare perché è necessario fare clic manualmente sui pulsanti.
Se stai seguendo corsi di matematica o scienze, molto probabilmente ti sarà consentito utilizzare solo una calcolatrice portatile durante gli esami. Quando sei da solo, è meglio usare qualcosa come Python.
La modalità interattiva di Python è facile da usare
Sebbene Python sia pensato per la programmazione, può risolvere molti problemi con le calcolatrici portatili e software.
Una volta installato Python e richiamato l'interprete dal menu del tuo sistema o digitando python sulla riga di comando, puoi utilizzare tutte le funzioni aritmetiche standard in Python semplicemente digitandole e premendo Invio per eseguire al prompt:
2 + 2
5 * 3
45 - 30
720 / 5
Gli operatori funzionano in modo simile ad altre calcolatrici che potresti aver utilizzato, come + e - per addizione e sottrazione e * e/per moltiplicazione e divisione.
L'interprete Python standard utilizza la libreria GNU Readline e semplifica il richiamo di ciò che hai digitato in precedenza. I tasti freccia su e giù ti consentono di spostarti su e giù attraverso l'input. Puoi anche cercare i tuoi input premendo Ctrl+r (r minuscola). Quindi inizia a digitare per trovare ciò che hai digitato in precedenza. Puoi spostarti su e giù attraverso l'input utilizzando i tasti freccia
La variabile _ (trattino basso) memorizza il risultato precedente. Puoi usarlo per nuovi calcoli. Ad esempio, per moltiplicare il numero precedente per un altro numero
_ * 42.
Oppure per fare il quadrato:
_**2
Puoi anche installare iPython per operazioni interattive ancora più potenti. Quando hai finito di utilizzare Python, per uscire dalla sessione, digita exit() o premi Ctrl+D su Linux o macOS o Ctrl+Z in Windows (a meno che non stai eseguendo Python nel sottosistema Windows per Linux, dove usi Ctrl+D come in altri sistemi simili a Unix). Ma probabilmente vorrai lasciarlo aperto. Non sai mai quando potresti voler fare un calcolo, inoltre è un'ottima scusa per imparare Python.
Accedi a potenti librerie per calcoli matematici più avanzati
Sebbene Python sia ottimo per la matematica semplice, è capace di fare molto di più con le giuste librerie.
La libreria matematica integrata trasformerà Python in una calcolatrice scientifica. È possibile utilizzare la funzione di importazione per accedere alle sue funzioni.
import math
Supponiamo di volere un'approssimazione di pi greco. Puoi trovarlo nella libreria matematica:
math.pi
La libreria matematica ha anche funzioni trigonometriche. Supponiamo di voler trovare il seno di 45 gradi. Le funzioni trigonometriche prevedono angoli in radianti, ma la libreria matematica dispone anche di funzioni per convertire tra i due. Per convertire l'angolo in radianti:
math.radians(45)
E per calcolare il seno di questo risultato:
math.sin(_)
Puoi concatenare gli argomenti della funzione per meno righe:
math.sin(radians(45))
Ci sono molte altre librerie che puoi installare se hai calcoli ancora più avanzati da fare. Queste librerie, come NumPy, SciPy e SymPy, ti consentono di affrontare qualsiasi cosa, dalla statistica al calcolo, dall'algebra lineare alle equazioni differenziali. Il vantaggio di queste librerie è che sono gratuite e open source. È per questo che Python sta diventando il linguaggio preferito per l'informatica scientifica e un motivo in più per imparare il linguaggio.
Un buon esempio è SymPy, un sistema di algebra informatica. Un sistema di computer algebra funziona con la matematica simbolica nello stesso modo in cui una calcolatrice funziona con la matematica numerica.
Una differenza fondamentale tra i due è il modo in cui gestisce cose come le radici quadrate. Quando prendi la radice quadrata di 2 utilizzando la funzione sqrt della libreria matematica, ottieni un'approssimazione in virgola mobile perché non è un quadrato perfetto ed è un numero irrazionale.
Quando prendi una radice quadrata in SymPy, viene stampata una radice quadrata che non è una radice quadrata come apparirebbe in un libro di testo. Inoltre escluderà automaticamente eventuali quadrati perfetti.
Di seguito è riportato uno speciale interprete interattivo fornito con SymPy pensato per sessioni interattive. Sto mostrando l'operazione di radice quadrata dalla libreria matematica e SymPy. Notate che quest'ultimo ha anche il simbolo della radice quadrata?
SymPy è ancora più potente e ti consente di risolvere equazioni e calcolare derivate e integrali delle funzioni. Tutte queste librerie sono strumenti potenti in cui entrare. SageMath è un ambiente completo basato su Python che mira a competere con Mathematica, Maple e MATLAB.
Se stai studiando questi argomenti, Python ti permetterà di concentrarti sul problema invece che sui calcoli.