Python中进行简单数学计算的最佳编码实践

Question

我需要在Python 2.7中进行简单的数学计算，包括求和、减法、除法、乘法、数字列表的求和等。

我想编写优雅、健壮且高效的代码，但我必须承认，有些事情让我感到困惑，例如：

• 如果方程中有1/(N-1)*x，我应该只编写1/(N-1)*x，或者可能是1.0/(N-1)*x、1.0/(N-1.0)*x或其他任何组合吗？
• 对于除法，我应该使用//还是/以及from __future__ import division？
• 有哪些最佳实践，比如“使用math.fsum()连接浮点数列表”？
• 我应该假定输入的数字为浮点数，还是为了安全起见进行转换（可能会冒多次使用float(x)的效率风险）？

那么，在Python中编写用于简单数学计算的代码的最佳实践是什么？

1. 优雅/符合Python特色，
2. 高效，
3. 对于输入数据的确切数字类型（浮点数与整数）的不确定性等问题具有鲁棒性？

- jan

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我会使用 x/(N-1.0) - 一个浮点数就足以污染所有内容，并且可以减少一个无用的操作 (*1.0)。你永远不会在非整数除法中使用 //。 - Amadan

Answer 1

1. 如果你使用Python 2.7，请一定使用from __future__ import division。它可以消除很多混乱和错误。

   使用此功能，您永远不必担心除法是否为浮点数，/始终是浮点数，//始终是整数。

2. 你应该使用float()将输入转换为浮点数。只需要转换一次，不会影响性能。

3. 如果需要精确度，请使用math.fsum来计算一组浮点数的总和：sum(li, 0.0)。

4. 最后，您的最终语句很令人困惑。您是指1/((N-1)*x)还是(1/(N-1))*x？如第一个情况，我会将其写成1 / (x * (N-1))；如第二个情况，我会将其写成x / (N-1)。两者都假设使用3.x样式的除法。

另外，如果您想获得真正的性能，请考虑使用numpy。

- orlp

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实际上我指的是 (1 / (N-1)) * x。我没有将其写成 x / (N-1)，因为它是某个更大方程的泛化形式，其中 x 是更复杂的东西，这样写更清晰一些；-) - jan

+1 代表着赞，是对numpy库的肯定。如果您热爱数学，可以同时安装scipy和matplotlib库。 - yurisich

Answer 2

如果你希望在Python中获得出色的数值代码性能，你应该考虑使用PyPy。Numpy和scipy对于处理数组很方便，并且如果你使用它们提供的线性代数算法，则会获得良好的性能。但是，如果你的数值操作是纯Python代码，PyPy可以显著提高性能。我曾见过20倍以上的加速效果。而当你使用PyPy时，编写数学表达式的最佳方式是简单的方法。这将优化你的代码，比你自己能做得更好，所以尽可能让它简单易读。

- amcnabb