4 طرق كيفية استخدام Pi في بايثون مع أمثلة

Pi هو ثابت رياضي أساسي يمثل نسبة محيط الدائرة إلى قطرها. تعد الاستفادة من Pi في Python أمرًا ضروريًا عند التعامل مع الحسابات الهندسية وعلم المثلثات والعديد من العمليات الرياضية الأخرى.

تقدم Python طرقًا متعددة للوصول إلى Pi واستخدامه في العمليات الحسابية. مكتبات Math و NumPy هما وحدتان شائعتان توفران Pi كثابت.

هناك العديد من الوحدات النمطية الأخرى التي توفر الثابت. يعتمد اختيارك على مقدار الدقة الرياضية التي تحتاجها والحسابات الأخرى التي يتطلبها تطبيقك.

يوضح لك هذا المقال كيفية الوصول إلى Pi بأربع طرق ، ويشرح الطريقة الأفضل التي تناسب متطلباتك.

دعونا نتعمق فيه.

جدول المحتويات

• فهم باي في بايثون
• 4 طرق شائعة للوصول إلى Pi في Python
• كيفية الوصول إلى Pi باستخدام مكتبة الرياضيات
• 3 طرق لاستخدام ثابت Pi مع وظائف الرياضيات الأخرى
  • 1. محيط الدائرة
  • 2. مساحة الدائرة
  • 3. الراديان والدرجات
• كيفية استخدام Pi مع وحدة NumPy
• كيفية استخدام Pi مع وحدة SciPy
• كيفية استخدام الأعداد المركبة مع وحدة cmath
• معالجة الأخطاء والاستثناءات مع Pi في Python
• افكار اخيرة

فهم باي في بايثون

يمثل Pi (؟) نسبة محيط الدائرة (ج) إلى قطرها (د). بعبارات أبسط؟ = ج / د.

تبلغ قيمة pi حوالي 3.14159.

Pi هو رقم غير منطقي ، مما يعني أنه يستمر بلا حدود دون أن يعيد نفسه. لا يمكن التعبير عنه ككسر بسيط ولا يحتوي على تمثيل عشري دقيق.

فيما يلي الأرقام القليلة الأولى من pi لإعطائك فكرة عن طبيعتها:

3.14159265358979323846...

غالبًا ما يتم اختصار قيمة pi إلى عدد قليل من المنازل العشرية في العمليات الحسابية لأغراض عملية ، مثل 3.14 أو 22/7.

ومع ذلك ، قد لا يكون هذا التمثيل المقطوع دقيقًا بدرجة كافية لبعض التطبيقات ، مثل المحاكاة الرقمية عالية الدقة أو البراهين الرياضية المحددة.

4 طرق شائعة للوصول إلى Pi في Python

تستخدم الطرق الأربعة الأكثر شيوعًا للوصول إلى pi في Python:

• وحدة الرياضيات

• وحدة NumPy

• وحدة SciPy

• وحدة cmath

ضع في اعتبارك أنه على الرغم من أن ثابت math.pi في Python دقيق بما يكفي لمعظم الأغراض ، إلا أن هناك تقديرات تقريبية أكثر دقة متاحة من خلال المكتبات الأخرى. على سبيل المثال ، يوفر NumPy درجة أعلى من الدقة.

يعتمد اختيار المكتبة التي ستستخدمها على احتياجاتك الخاصة والوظائف الأخرى التي قد تحتاجها من المكتبة. إذا كنت تستخدم NumPy أو SciPy بالفعل في مشروعك ، فسيكون من المناسب استخدام ثوابت pi الخاصة بهما.

إذا كنت بحاجة إلى العمل بأرقام معقدة ، فإن وحدة cmath هي الخيار الأفضل.

إذا لم تكن بحاجة إلى أي وظائف إضافية من هذه المكتبات ولا تتطلب سوى قيمة تقريبية لـ pi ، فمن المحتمل أن يكون استخدام مكتبة الرياضيات المضمنة في Python هو خيارك الأفضل.

كيفية الوصول إلى Pi باستخدام مكتبة الرياضيات

تسمح لك وحدة الرياضيات في Python بالعمل مع الرقم pi وتوفر تقريبًا دقيقًا لما يصل إلى 15 منزلاً عشريًا.

هذه إحدى وحدات Python المدمجة ، مما يعني أنك لست مضطرًا إلى تنزيلها وتثبيتها بشكل منفصل.

لديك خياران لاستيراد pi للاستخدام في التعليمات البرمجية الخاصة بك:

1. استيراد مكتبة الرياضيات

2. استيراد ثابت باي فقط

يستورد هذا الرمز المكتبة الكاملة:

import math
pi_value = math.pi

يستورد هذا الرمز ثابت pi فقط:

from math import pi
pi_value = pi

3 طرق لاستخدام ثابت Pi مع وظائف الرياضيات الأخرى

بصرف النظر عن ثابت pi ، تقدم وحدة الرياضيات العديد من الوظائف الرياضية الأخرى. يمكن دمج هذه الوظائف مع math.pi من أجل:

1. احسب محيط الدائرة

2. احسب مساحة الدائرة

3. احسب الراديان والدرجات

دعونا نلقي نظرة على كل على حدة.

1. محيط الدائرة

يمكن حساب محيط الدائرة باستخدام الصيغة التالية:

ج = 2 ؟ ص

• C هو المحيط

• ؟ هو ثابت باي

• r هو نصف قطر الدائرة.

في Python ، يمكنك حساب محيط الدائرة عن طريق استيراد وحدة الرياضيات واستخدام ثابت pi math كما يلي:

import math

radius = 5
circumference = 2 * math.pi * radius
print(circumference)

قد ترغب أيضًا في المسافة الإقليدية لنقطتين على المحيط. يوضح هذا الفيديو العمليات الحسابية:

2. مساحة الدائرة

يمكن حساب مساحة الدائرة باستخدام الصيغة التالية:

أ =؟ * ص ^ 2

• أ هي المنطقة

• ؟ هو ثابت باي

• r هو نصف قطر الدائرة.

في Python ، يمكنك حساب مساحة الدائرة كما يلي:

import math

radius = 5
area = math.pi * (radius ** 2)
print(area)

3. الراديان والدرجات

يمكن قياس الزوايا بوحدتين مشتركتين : الدرجات والراديان . تتكون الدائرة الكاملة من 360 درجة أو 2؟ راديان. لتحويل الدرجات إلى الراديان ، يمكنك استخدام pi في صيغة بسيطة:

الراديان = درجات * (؟ / 180)

ومع ذلك ، توفر وحدة الرياضيات أيضًا وظيفة ملائمة لتحويل الدرجات إلى راديان: math.radians () . هذا يبسط حساباتك.

فيما يلي مثال أساسي لكيفية استخدام الدالة راديان () :

import math

angle_degrees = 45
angle_radians = math.radians(angle_degrees)

print(angle_radians)

ترجع الدالة العمليات الحسابية بناءً على ثابت Pi الرياضي الداخلي.

كيفية استخدام Pi مع وحدة NumPy

NumPy هي مكتبة Python شائعة للعمل مع البيانات العددية. يوفر ثابتًا للثابت الرياضي pi (حوالي 3.14159).

على عكس مكتبة الرياضيات ، فإن NumPy ليس وحدة Python مضمنة. يمكنك تثبيته باستخدام pip ، مدير حزم Python. عادةً ما يكون أمر تثبيت Python NumPy هو:

pip install numpy

فيما يلي مثال على استيراد الوحدة والوصول إلى ثابت pi NumPy:

import numpy as np
pi_value = np.pi
print(pi_value)

سيخرج هذا الرمز قيمة متغير pi (3.141592653589793) من مكتبة NumPy.

كيفية استخدام Pi مع وحدة SciPy

SciPy هي مكتبة Python أخرى مستخدمة على نطاق واسع للحوسبة العلمية والتقنية. إنه مبني على أعلى مكتبة NumPy ويتضمن العديد من الوظائف الإضافية.

يمكنك تثبيته باستخدام pip ، مدير حزم Python. عادةً ما يكون أمر تثبيت SciPy هو:

pip install scipy

فيما يلي مثال على استيراد SciPy والوصول إلى ثابت pi:

import scipy
pi_value = scipy.pi
print(pi_value)

سيعيد هذا الرمز قيمة pi (3.141592653589793) التي توفرها مكتبة SciPy.

كيفية استخدام الأعداد المركبة مع وحدة cmath

توفر Python دعمًا للأرقام المركبة من خلال وحدة cmath المدمجة .

فيما يلي مثال على استخدام ثابت pi في وحدة cmath للحسابات ذات الأرقام المركبة:

import cmath

# Define a complex number
z = 1 + 1j

# Compute the power of pi using the complex number
result = cmath.exp(z * cmath.pi)

print(result)  # Output: (-1-2.8421709430404007e-14j)

معالجة الأخطاء والاستثناءات مع Pi في Python

عند إجراء عمليات حسابية باستخدام pi في Python ، من الأفضل دائمًا استخدام تقنيات معالجة الاستثناءات المناسبة. قد تواجه بعض الأخطاء الحسابية الأكثر شيوعًا:

• ZeroDivisionError

• خطأ في تجاوز السعة

• خطأ حسابي

للتعامل مع الاستثناءات المتعددة ، يمكنك استخدام جمل try ، except ، وأخيراً في Python:

try:
    # Perform calculation here
except (ZeroDivisionError, OverflowError, ArithmeticError):
    # Handle specific errors here
finally:
    # Code to be executed regardless of any exceptions

فيما يلي مثال على معالجة الأخطاء عند حساب مساحة الدائرة:

import math

def calculate_area(r):
    pi = math.pi
    try:
        area = pi * r**2
    except (TypeError, OverflowError, ValueError):
        area = None
        print("Error: Invalid input or calculation failure")
    finally:
        return area

radius = 5
circle_area = calculate_area(radius)
print(circle_area)

افكار اخيرة

لقد تعلمت كيفية الوصول إلى pi باستخدام أربع وحدات Python مختلفة. بناءً على متطلباتك ، تأكد من اختيار ما يوفر الدقة التي تحتاجها.

تغطي الأمثلة العديدة في هذه المقالة معظم السيناريوهات التي ستلتقي بها في حساباتك الرياضية. إذا كنت بحاجة إلى مزيد من المساعدة ، فإن ورقة الغش في Python و ChatGPT هي موارد رائعة.

ترميز سعيد!