【Pythonの計算】累乗/べき乗の4つのやり方
Pythonの累乗/べき乗に悩んでいる人「Pythonで掛け算のやり方はわかったんだけど、累乗のやり方がいまだにわからない。累乗は掛け算を何回もやるってことだから繰り返しの制御構文と掛け算を組み合わせて行うの？」
本記事は上記のような疑問を持つ方に向けて記事を展開しています。この記事を読むことで、累乗のやり方が単にわかるだけでなく、累乗ができる複数の方法がわかるようになります。
本記事でわかること
- 累乗のやり方
- 累乗を行う際の注意点
【Pythoの計算】累乗/べき乗のやり方【徹底解説】
今回の記事ではPythonで累乗を行う方法を解説していきます。累乗とは同じ数字を何回かかける計算のことです。例えば2の3乗は2×2×2=8になります。これを一般化したaのx乗について、テンプレートでは掲載しています。実際の数字を使った具体例も各々の累乗の方法について解説しています。
この累乗をpythonで行う4つの方法は以下になります。これからそれぞれについて詳しく見ていくので是非ご覧いただければと思います。
累乗を行う方法
- 算術演算子「**」を使う方法
- 組み込み関数pow関数を使う方法
- Pythonのモジュールmath.powを使う方法
- numpyを使う方法
これらの方法について解説していきますが、python初心者の方は最後のnumpyを用いる方法以外が分かりやすいと思います。
算術演算子「**」を使う方法
算術演算子を用いると簡単に累乗を行うことができます。累乗を出力する際は以下のテンプレートで可能です。
テンプレート
- a**x
この方法を用いて累乗計算を行った具体例が以下になります。
print(2**4)
#16
print(-2**4)
#-16
print((-2)**4)
#16
しっかりと累乗ができていることが分かりますね。それと同時に、2つ目と3つ目の計算結果が異なっていることが分かります。こちらについては、演算子の優先順位の記事をご覧いただけるとより詳しく理解できます。簡単にいうと、2つめの計算では2が4乗されてからマイナスがかけられていて、3つめの計算では-2が4乗されています。
注意点
- aが負の値のときは適宜カッコをつけるか否かを判断する
組み込み関数pow関数を使う方法
こちらは組み込み関数を用いる方法になります。組み込み関数とはpython自体にもともと組み込まれている関数のことです。pythonには多様な組み込み関数が用意されています。組み込み関数についてのより詳細な記事は
今回使う組み込み関数はpow関数です。こちらを用いて累乗を計算する方法が以下になります。
テンプレート
- 関数名=pow(a,x)
組み込み関数powを用いて具体的な数値計算を行った結果が以下になります。
kekka1=pow(2,4)
print(kekka1)
#16
kekka2=pow(-2,4)
#16
組み込み関数を用いると、算術演算子「**」を用いた場合と異なり-2が計算対象となるため、-2が4乗された結果が出力されます。
Pythonのモジュールmath.powを使う方法
モジュールの中でも標準ライブラリを用いて、累乗の計算を行うこともできます。モジュールはpythonや他の開発を行っている人が作った変数や関数を使うことができるライブラリのことです。前者を標準ライブラリ、後者を外部ライブラリと呼びます。詳しくはこちらの記事を参考にしてください。
今回用いるのは標準ライブラリの中の、math.pow関数です。こちらを用いて累乗を計算するテンプレートが以下になります。
テンプレート
- 1.import math
- 2.関数名=math.pow(a,x)
こちらを用いて具体的な計算を行ったプログラムが以下になります。
import math
kekka1=math.pow(2,4)
print(kekka1)
#16
import math
kekka2=math.pow(-2,4)
#16
このようにモジュールを使うことでも、累乗の計算を行うことができます。
numpyを使う方法
numpyは学術計算ライブラリです。こちらを使用して、累乗を計算することができます。こちらのモジュールを用いると計算時間の削減を行うことができます。普通のPythonの計算のみではJavaなどに比べて、計算の処理時間が長くなります。簡単にいうとNumpyはその問題点を解決できるモジュールです。
こちらのnumpyを用いて累乗の計算を行う場合のテンプレートが以下になります。またこちらのテンプレートは一例です。詳しくはモジュールの使い方の記事を参考にしてください。こちらの記事を読まずとも以下のテンプレートに従えば、累乗の計算は問題なくできます。
テンプレート
- 1.import numpy as np
- 2.変数名=np.power(a,x)
具体的に数値を当てはめたプログラムが以下になっています。
import numpy as np
kekka1=np.power(2,4)
print(kekka1)
#16
kekka2=np.power(-2,4)
#16
まとめ
皆さんいかがでしたか。今回は累乗の計算方法についての解説を行っていきました。もう一度まとめると、累乗の計算方法はいかの4種類になります。
累乗の計算方法
- 算術演算子「**」を使う方法
- 組み込み関数powを関数を使う方法
- Pythonのモジュールmath.powを使う方法
- numpyを使う方法
是非マスターしてみてください。今回の記事はここまでになります、ご覧いただきまして有り難うございました。