Python 3での計算方法

Python 3における基本的な計算操作は非常に直感的で、簡単に学ぶことができます。この言語は、高度な数学的な演算から日常的な計算まで、幅広い計算をサポートしています。本記事では、Python 3を使用して計算を行うための基本的な方法について、完全かつ包括的に解説します。

1. 基本的な演算子

Pythonでは、基本的な算術演算を行うための演算子が用意されています。これらは、加算（+）、減算（-）、乗算（*）、除算（/）、除算の商（//）、余り（%）、べき乗（**）などです。次のように使います。

python
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# 加算
a = 10
b = 5
result = a + b
print(result)  # 出力: 15

# 減算
result = a - b
print(result)  # 出力: 5

# 乗算
result = a * b
print(result)  # 出力: 50

# 除算
result = a / b
print(result)  # 出力: 2.0

# 整数の除算（商）
result = a // b
print(result)  # 出力: 2

# 余り（モジュロ）
result = a % b
print(result)  # 出力: 0

# べき乗
result = a ** b
print(result)  # 出力: 100000

2. 数値型

Pythonでは、数値を整数（int）、浮動小数点数（float）、複素数（complex）として扱うことができます。それぞれの型を使った計算も可能です。

整数 (int)

整数は、小数部分がない数です。例えば、10や-5が整数に当たります。Pythonでは、整数に対する計算も非常にシンプルです。

python
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# 整数の計算
x = 7
y = 3
print(x // y)  # 商を整数として返す 2
print(x % y)   # 余りを返す 1

浮動小数点数 (float)

浮動小数点数は、小数部分を含む数です。Pythonでは、浮動小数点数同士の計算も簡単に行えます。

python
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# 浮動小数点数の計算
x = 5.4
y = 2.2
print(x + y)  # 出力: 7.6
print(x * y)  # 出力: 11.880000000000001

複素数 (complex)

Pythonでは、複素数も扱えます。複素数は実数部と虚数部を持つ数です。jを虚数単位として使います。

python
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# 複素数の計算
z1 = 3 + 4j
z2 = 1 + 2j
print(z1 + z2)  # 出力: (4+6j)
print(z1 * z2)  # 出力: (-5+10j)

3. 四則演算と優先順位

Pythonでは、算術演算の優先順位が決まっており、四則演算を行う際にはその順番が重要です。演算の順番は、括弧（()）を使って明示的に指定することもできます。

python
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# 優先順位の例
x = 3 + 2 * 5  # 2 * 5 が先に計算され、結果は 13
print(x)

# 括弧を使った優先順位
y = (3 + 2) * 5  # 括弧内が先に計算され、結果は 25
print(y)

4. 数学モジュール

Pythonには数学的な関数を提供するmathモジュールがあり、さまざまな数学的な演算を行うことができます。たとえば、平方根や三角関数、対数などです。

python
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import math

# 平方根
print(math.sqrt(16))  # 出力: 4.0

# 三角関数
print(math.sin(math.pi / 2))  # 出力: 1.0

# 対数
print(math.log(100, 10))  # 出力: 2.0

5. 組み込み関数を利用した計算

Pythonには、さまざまな組み込み関数が用意されています。これらを利用して、簡単に計算を行うことができます。代表的なものとして、abs()（絶対値）、round()（四捨五入）、min()（最小値）、max()（最大値）などがあります。

python
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# 絶対値
print(abs(-5))  # 出力: 5

# 四捨五入
print(round(3.14159, 2))  # 出力: 3.14

# 最小値と最大値
print(min(1, 2, 3, 4))  # 出力: 1
print(max(1, 2, 3, 4))  # 出力: 4

6. 変数とデータ型の変換

Pythonでは、異なるデータ型間での変換も簡単に行えます。整数から浮動小数点数への変換や、文字列から数値への変換など、さまざまな型変換が可能です。

python
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# 型変換
x = 5  # 整数
y = float(x)  # 浮動小数点数に変換
print(y)  # 出力: 5.0

# 文字列から数値への変換
s = "123"
z = int(s)  # 整数に変換
print(z)  # 出力: 123

7. 数式を使った複雑な計算

Pythonは簡単な四則演算だけでなく、複雑な数式も扱えます。式の中に括弧や関数を使って計算を整理することができます。

python
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# 複雑な計算
x = (3 + 2 * 5) / (8 - 6)
print(x)  # 出力: 5.0

8. 結論

Python 3を使えば、基本的な算術演算から高度な数学的な演算まで、簡単に計算を行うことができます。数学モジュールや組み込み関数を活用することで、さらに強力な計算を行うことが可能です。Pythonの直感的なシンタックスと豊富なライブラリを駆使して、さまざまな計算ニーズに対応できます。