正剧开始:
星历2016年02月27日 09:35:40, 银河系厄尔斯星球中华帝国江南行省。
[工程师阿伟]正在和[机器小伟]一起继续研究整式的加减。
现在,小伟已经对上一节修炼中制造的工具进行了改良,看看能不能轻松地
完成这一次功法的修炼吧。
<span style="font-size:18px;">#题2 >>> ['-0.5a2b', '0.14m4n2', 'x2+y2-1', 'x', '3x2-y+3xy3+x4-1', '32t3', '2x-y'] 单项式-0.5a2b 的系数是-0.5, 次数是3,详细是[['a', 2], ['b', 1]]。 单项式0.14m4n2 的系数是0.14, 次数是6,详细是[['m', 4], ['n', 2]]。 x2+y2-1 不是单项式。 多项式x2+y2-1 具有以下的项: ['x2', 'y2', '-1'] 其中各单项分别是: 单项式x2 的系数是1, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 单项式y2 的系数是1, 次数是2,详细是[['y', 2]]。 单项式-1 的系数是-1, 次数是0, 合并同类项后详细情况是: [[1, 2, [['x', 2]]], [1, 2, [['y', 2]]], [-1, 0, []]] 合并同类项后是:x2+y2-1 单项式x 的系数是1, 次数是1,详细是[['x', 1]]。 3x2-y+3xy3+x4-1 不是单项式。 多项式3x2-y+3xy3+x4-1 具有以下的项: ['3x2', '-y', '3xy3', 'x4', '-1'] 其中各单项分别是: 单项式3x2 的系数是3, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 单项式-y 的系数是-1, 次数是1,详细是[['y', 1]]。 单项式3xy3 的系数是3, 次数是4,详细是[['x', 1], ['y', 3]]。 单项式x4 的系数是1, 次数是4,详细是[['x', 4]]。 单项式-1 的系数是-1, 次数是0, 合并同类项后详细情况是: [[3, 2, [['x', 2]]], [-1, 1, [['y', 1]]], [3, 4, [['x', 1], ['y', 3]]], [1, 4, [['x', 4]]], [-1, 0, []]] 合并同类项后是:3x2-y+3xy3+x4-1 单项式32t3 的系数是32, 次数是3,详细是[['t', 3]]。 2x-y 不是单项式。 多项式2x-y 具有以下的项: ['2x', '-y'] 其中各单项分别是: 单项式2x 的系数是2, 次数是1,详细是[['x', 1]]。 单项式-y 的系数是-1, 次数是1,详细是[['y', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [[2, 1, [['x', 1]]], [-1, 1, [['y', 1]]]] 合并同类项后是:2x-y def tmp(): a = ['-1/2a2b', '1/7m4n2', 'x2+y2-1', 'x', '3x2-y+3xy3+x4-1', '32t3',\ '2x-y']; size = len(a); for i in range(size): a[i] = algExpr(a[i]); print(a); for i in range(size): result = monomial(a[i]); if (len(result)==0): polynomial(a[i]); return;</span>
这个解答可真是多啊,小伟忍不住打了个哈欠。好在结论还是比较清楚的,倒也不用费太多事。
<span style="font-size:18px;">#题3 >>> ['x2y-3x2y', '10y2+0.5y2', '-0.5a2bc+0.5cba2', '0.25mn-0.33mn+7', '7ab-3a2b2+7+8ab2+3a2b2-3-7ab', '3x3-3x2-y2+5y+x2-5y+y2'] 多项式x2y-3x2y 具有以下的项: ['x2y', '-3x2y'] 其中各单项分别是: 单项式x2y 的系数是1, 次数是3,详细是[['x', 2], ['y', 1]]。 单项式-3x2y 的系数是-3, 次数是3,详细是[['x', 2], ['y', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [[-2, 3, [['x', 2], ['y', 1]]]] 合并同类项后是:-2x2y 多项式10y2+0.5y2 具有以下的项: ['10y2', '0.5y2'] 其中各单项分别是: 单项式10y2 的系数是10, 次数是2,详细是[['y', 2]]。 单项式0.5y2 的系数是0.5, 次数是2,详细是[['y', 2]]。 合并同类项后详细情况是: [[10.5, 2, [['y', 2]]]] 合并同类项后是:10.5y2 多项式-0.5a2bc+0.5cba2 具有以下的项: ['-0.5a2bc', '0.5cba2'] 其中各单项分别是: 单项式-0.5a2bc 的系数是-0.5, 次数是4,详细是[['a', 2], ['b', 1], ['c', 1]]。 单项式0.5cba2 的系数是0.5, 次数是4,详细是[['a', 2], ['b', 1], ['c', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [] 合并同类项后是:0 多项式0.25mn-0.33mn+7 具有以下的项: ['0.25mn', '-0.33mn', '7'] 其中各单项分别是: 单项式0.25mn 的系数是0.25, 次数是2,详细是[['m', 1], ['n', 1]]。 单项式-0.33mn 的系数是-0.33, 次数是2,详细是[['m', 1], ['n', 1]]。 单项式7 的系数是7, 次数是0, 合并同类项后详细情况是: [[-0.08, 2, [['m', 1], ['n', 1]]], [7, 0, []]] 合并同类项后是:-0.08mn+7 多项式7ab-3a2b2+7+8ab2+3a2b2-3-7ab 具有以下的项: ['7ab', '-3a2b2', '7', '8ab2', '3a2b2', '-3', '-7ab'] 其中各单项分别是: 单项式7ab 的系数是7, 次数是2,详细是[['a', 1], ['b', 1]]。 单项式-3a2b2 的系数是-3, 次数是4,详细是[['a', 2], ['b', 2]]。 单项式7 的系数是7, 次数是0, 单项式8ab2 的系数是8, 次数是3,详细是[['a', 1], ['b', 2]]。 单项式3a2b2 的系数是3, 次数是4,详细是[['a', 2], ['b', 2]]。 单项式-3 的系数是-3, 次数是0, 单项式-7ab 的系数是-7, 次数是2,详细是[['a', 1], ['b', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [[4, 0, []], [8, 3, [['a', 1], ['b', 2]]]] 合并同类项后是:4+8ab2 多项式3x3-3x2-y2+5y+x2-5y+y2 具有以下的项: ['3x3', '-3x2', '-y2', '5y', 'x2', '-5y', 'y2'] 其中各单项分别是: 单项式3x3 的系数是3, 次数是3,详细是[['x', 3]]。 单项式-3x2 的系数是-3, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 单项式-y2 的系数是-1, 次数是2,详细是[['y', 2]]。 单项式5y 的系数是5, 次数是1,详细是[['y', 1]]。 单项式x2 的系数是1, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 单项式-5y 的系数是-5, 次数是1,详细是[['y', 1]]。 单项式y2 的系数是1, 次数是2,详细是[['y', 2]]。 合并同类项后详细情况是: [[3, 3, [['x', 3]]], [-2, 2, [['x', 2]]]] 合并同类项后是:3x3-2x2 def tmp(): a = ['x2y-3x2y', '10y2+0.5y2', '-1/2a2bc+1/2cba2',\ '1/4mn-1/3mn+7', '7ab-3a2b2+7+8ab2+3a2b2-3-7ab',\ '3x3-3x2-y2+5y+x2-5y+y2']; size = len(a); for i in range(size): a[i] = algExpr(a[i]); print(a); for i in range(size): polynomial(a[i]); return;</span>
<span style="font-size:18px;">#题4 >>> ['4a3b-10b3-3a2b2+10b3', '4x2y-5xy2-3x2y+4xy2', '5a2-a2-5a2+2a+2a2-6a', '15+3-3a-1+a+a2+1-a+a2-a3', '4a2b-3ab-5a2b+2ab', '6m2-4m-3+2m2-4m+1', '5a2+2a-1-12+32a-8a2', '3x2-5x+0.5x-3-2x2'] <1> 多项式4a3b-10b3-3a2b2+10b3 具有以下的项: ['4a3b', '-10b3', '-3a2b2', '10b3'] 其中各单项分别是: 单项式4a3b 的系数是4, 次数是4,详细是[['a', 3], ['b', 1]]。 单项式-10b3 的系数是-10, 次数是3,详细是[['b', 3]]。 单项式-3a2b2 的系数是-3, 次数是4,详细是[['a', 2], ['b', 2]]。 单项式10b3 的系数是10, 次数是3,详细是[['b', 3]]。 合并同类项后详细情况是: [[4, 4, [['a', 3], ['b', 1]]], [-3, 4, [['a', 2], ['b', 2]]]] 合并同类项后是:4a3b-3a2b2 <2> 多项式4x2y-5xy2-3x2y+4xy2 具有以下的项: ['4x2y', '-5xy2', '-3x2y', '4xy2'] 其中各单项分别是: 单项式4x2y 的系数是4, 次数是3,详细是[['x', 2], ['y', 1]]。 单项式-5xy2 的系数是-5, 次数是3,详细是[['x', 1], ['y', 2]]。 单项式-3x2y 的系数是-3, 次数是3,详细是[['x', 2], ['y', 1]]。 单项式4xy2 的系数是4, 次数是3,详细是[['x', 1], ['y', 2]]。 合并同类项后详细情况是: [[1, 3, [['x', 2], ['y', 1]]], [-1, 3, [['x', 1], ['y', 2]]]] 合并同类项后是:x2y-xy2 <3> 多项式5a2-a2-5a2+2a+2a2-6a 具有以下的项: ['5a2', '-a2', '-5a2', '2a', '2a2', '-6a'] 其中各单项分别是: 单项式5a2 的系数是5, 次数是2,详细是[['a', 2]]。 单项式-a2 的系数是-1, 次数是2,详细是[['a', 2]]。 单项式-5a2 的系数是-5, 次数是2,详细是[['a', 2]]。 单项式2a 的系数是2, 次数是1,详细是[['a', 1]]。 单项式2a2 的系数是2, 次数是2,详细是[['a', 2]]。 单项式-6a 的系数是-6, 次数是1,详细是[['a', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [[1, 2, [['a', 2]]], [-4, 1, [['a', 1]]]] 合并同类项后是:a2-4a <4> 多项式15+3-3a-1+a+a2+1-a+a2-a3 具有以下的项: ['15', '3', '-3a', '-1', 'a', 'a2', '1', '-a', 'a2', '-a3'] 其中各单项分别是: 单项式15 的系数是15, 次数是0, 单项式3 的系数是3, 次数是0, 单项式-3a 的系数是-3, 次数是1,详细是[['a', 1]]。 单项式-1 的系数是-1, 次数是0, 单项式a 的系数是1, 次数是1,详细是[['a', 1]]。 单项式a2 的系数是1, 次数是2,详细是[['a', 2]]。 单项式1 的系数是1, 次数是0, 单项式-a 的系数是-1, 次数是1,详细是[['a', 1]]。 单项式a2 的系数是1, 次数是2,详细是[['a', 2]]。 单项式-a3 的系数是-1, 次数是3,详细是[['a', 3]]。 合并同类项后详细情况是: [[18, 0, []], [-3, 1, [['a', 1]]], [2, 2, [['a', 2]]], [-1, 3, [['a', 3]]]] 合并同类项后是:18-3a+2a2-a3 <5> 多项式4a2b-3ab-5a2b+2ab 具有以下的项: ['4a2b', '-3ab', '-5a2b', '2ab'] 其中各单项分别是: 单项式4a2b 的系数是4, 次数是3,详细是[['a', 2], ['b', 1]]。 单项式-3ab 的系数是-3, 次数是2,详细是[['a', 1], ['b', 1]]。 单项式-5a2b 的系数是-5, 次数是3,详细是[['a', 2], ['b', 1]]。 单项式2ab 的系数是2, 次数是2,详细是[['a', 1], ['b', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [[-1, 3, [['a', 2], ['b', 1]]], [-1, 2, [['a', 1], ['b', 1]]]] 合并同类项后是:-a2b-ab <6> 多项式6m2-4m-3+2m2-4m+1 具有以下的项: ['6m2', '-4m', '-3', '2m2', '-4m', '1'] 其中各单项分别是: 单项式6m2 的系数是6, 次数是2,详细是[['m', 2]]。 单项式-4m 的系数是-4, 次数是1,详细是[['m', 1]]。 单项式-3 的系数是-3, 次数是0, 单项式2m2 的系数是2, 次数是2,详细是[['m', 2]]。 单项式-4m 的系数是-4, 次数是1,详细是[['m', 1]]。 单项式1 的系数是1, 次数是0, 合并同类项后详细情况是: [[8, 2, [['m', 2]]], [-8, 1, [['m', 1]]], [-2, 0, []]] 合并同类项后是:8m2-8m-2 <7> 多项式5a2+2a-1-12+32a-8a2 具有以下的项: ['5a2', '2a', '-1', '-12', '32a', '-8a2'] 其中各单项分别是: 单项式5a2 的系数是5, 次数是2,详细是[['a', 2]]。 单项式2a 的系数是2, 次数是1,详细是[['a', 1]]。 单项式-1 的系数是-1, 次数是0, 单项式-12 的系数是-12, 次数是0, 单项式32a 的系数是32, 次数是1,详细是[['a', 1]]。 单项式-8a2 的系数是-8, 次数是2,详细是[['a', 2]]。 合并同类项后详细情况是: [[-3, 2, [['a', 2]]], [34, 1, [['a', 1]]], [-13, 0, []]] 合并同类项后是:-3a2+34a-13 <8> 多项式3x2-5x+0.5x-3-2x2 具有以下的项: ['3x2', '-5x', '0.5x', '-3', '-2x2'] 其中各单项分别是: 单项式3x2 的系数是3, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 单项式-5x 的系数是-5, 次数是1,详细是[['x', 1]]。 单项式0.5x 的系数是0.5, 次数是1,详细是[['x', 1]]。 单项式-3 的系数是-3, 次数是0, 单项式-2x2 的系数是-2, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 合并同类项后详细情况是: [[1, 2, [['x', 2]]], [-4.5, 1, [['x', 1]]], [-3, 0, []]] 合并同类项后是:x2-4.5x-3 >>> def tmp(): a = ['4a3b-10b3-3a2b2+10b3', \ '4x2y-5xy2-3x2y+4xy2',\ '5a2-a2-5a2+2a+2a2-2*3a',\ '15+3-3a-1+a+a2+1-a+a2-a3',\ '4a2b-3ab-5a2b+2ab',\ '6m2-4m-3+2m2-4m+1',\ '5a2+2a-1-4*3+32a-8a2',\ '3x2-5x+1/2x-3-2x2']; size = len(a); for i in range(size): a[i] = algExpr(a[i]); print(a); for i in range(size): print('<{0}>\n'.format(i+1)); polynomial(a[i]); return; </span>
为了结果的正确性着想,还是将就点好了。
这道题如果不看结果,小伟也觉得很平常,还是看下结果吧。
<span style="font-size:18px;">#题5 >>> ['5x2+4-3x2-5x-2x2-5+6x'] <1> 多项式5x2+4-3x2-5x-2x2-5+6x 具有以下的项: ['5x2', '4', '-3x2', '-5x', '-2x2', '-5', '6x'] 其中各单项分别是: 单项式5x2 的系数是5, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 单项式4 的系数是4, 次数是0, 单项式-3x2 的系数是-3, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 单项式-5x 的系数是-5, 次数是1,详细是[['x', 1]]。 单项式-2x2 的系数是-2, 次数是2,详细是[['x', 2]]。 单项式-5 的系数是-5, 次数是0, 单项式6x 的系数是6, 次数是1,详细是[['x', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [[-1, 0, []], [1, 1, [['x', 1]]]] 合并同类项后是:-1+x</span>
口算得到答案是-4。
<span style="font-size:18px;">#题9 >>> ['12.56r', '6.28r+2.09r+1.05r'] 多项式12.56r 具有以下的项: ['12.56r'] 其中各单项分别是: 单项式12.56r 的系数是12.56, 次数是1,详细是[['r', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [[12.56, 1, [['r', 1]]]] 合并同类项后是:12.56r 多项式6.28r+2.09r+1.05r 具有以下的项: ['6.28r', '2.09r', '1.05r'] 其中各单项分别是: 单项式6.28r 的系数是6.28, 次数是1,详细是[['r', 1]]。 单项式2.09r 的系数是2.09, 次数是1,详细是[['r', 1]]。 单项式1.05r 的系数是1.05, 次数是1,详细是[['r', 1]]。 合并同类项后详细情况是: [[9.42, 1, [['r', 1]]]] 合并同类项后是:9.42r def tmp(): a = ['2*2*3.14r',\ '2*3.14r+2*1/3*3.14r+2*1/6*3.14r']; size = len(a); for i in range(size): a[i] = algExpr(a[i]); print(a); for i in range(size): #print('<{0}>\n'.format(i+1)); polynomial(a[i]); return;</span>
看来[人叫板老师]的问题,小伟都解答完毕了。
这里小伟整理了一下用到的工具:
<span style="font-size:18px;">### # @usage 单项式相关概念 # @author mw # @date 2016年02月26日 星期五 10:00:14 # @param # @return # ### #单项式 #可以有**, ^号,暂时只能处理代号为一个字母的式子,像x_1, x_n, ...这种还不能处理。 def monomial(s): #原始复本 s0 = s; s = s.replace('**', '^'); s = s.replace('*', ''); if (s.find('+') != -1 or (s.find('-') != -1 and s.find('-')!=0)): print(s0, '不是单项式。'); return []; try: #系数 sign = 1; if s[0] == '-': #负号 sign = -1; s = s[1:]; coefficient = 1; #字符串长度 length = len(s); index = 0; while (not s[index].isalpha()): index+=1; if index >= length: index = length; break; if (index > 0): coefficient = float(s[:index]); if abs(int(coefficient)-coefficient) < 0.001: coefficient = int(coefficient); s = s[index:]; coefficient = sign * coefficient; #系数为0的项,其实就是0 if (coefficient == 0): return []; #print(coefficient, s); length = len(s); array = []; if (length > 0): index = 0; index2 = 0; name = ''; degree = 0; while index < length: if s[index].isalpha(): if (name != ''): array.append([name, degree]); name = ''; degree = 0; name = s[index]; degree = 1; index += 1; else: index2 = index; tmp = ''; while (not s[index2].isalpha()): index2+=1; if (index2 >= length): index2 = length; break; tmp = s[index:index2]; tmp = tmp.replace('^', ''); degree = float(tmp); if abs(int(degree)-degree) < 0.001: degree = int(degree); index = index2; if (name != ''): array.append([name, degree]); name = ''; degree = 0; #print(array); #所有字母,去除重复的 setA = set(); size = len(array); #单项式的次数 totalDegree = 0; for i in range(size): setA.add(array[i][0]); totalDegree += array[i][1]; listA = list(setA); listA.sort(); size2 = len(listA); result = []; for i in range(size2): #计算每个字母的次数(degree) tmp = 0; for j in range(size): if listA[i] == array[j][0]: tmp += array[j][1]; result.append([listA[i], tmp]); print('单项式{0} 的系数是{1}, 次数是{2},详细是{3}。'.format(\ s0, coefficient, totalDegree, result)); else: totalDegree = 0; if (coefficient != 0): print('单项式{0} 的系数是{1}, 次数是{2},'.format(\ s0, coefficient, 0)); else: print('这个数是0, 暂无规定。'); #返回单项式的次数 return [coefficient, totalDegree, array]; except: print(s0, '有误,无法正确计算。'); ### # @usage 多项式相关概念 # @author mw # @date 2016年02月26日 星期五 10:30:37 # @param 如果有括号,需要先自行去除, # @return # ### def polynomial(s): if (s == ''): return; #预留复本 s0 = s; #只能有+或-号连接各项,不能有括号,分数要先化成小数 s = s.replace('-', '+-'); if (s[0] == '+'): s = s[1:]; #各项 terms = s.split('+'); print('多项式{0} 具有以下的项: {1}\n其中各单项分别是:'.format(s0, terms)); try: size = len(terms); array = []; for i in range(size): #此处也可扩展单项的合法性检查。 if (terms[i] == ''): pass; else: tmp = monomial(terms[i]); #对于返回[]的项,剔除掉 if len(tmp)>0: array.append(tmp); #print(array); size2 = len(array); for i in range(size2): #判断系数是否是0 if array[i][0] == 0: continue; for j in range(i+1, size2): if array[j][0] == 0: continue; else: if (sameTerm(array[i], array[j])): #合并同类项 array[i][0]+=array[j][0]; array[j][0] = 0; result = []; for i in range(size2): #判断系数是否是0 if array[i][0] == 0: continue; else: #保留三位小数 array[i][0] = round(array[i][0], 3); result.append(array[i]); print('合并同类项后详细情况是:', result); sResult = ''; size3 = len(result); if (size3)>0: for i in range(size3): tmp1 = result[i][0]; if (tmp1 >= 0): if (tmp1 != 1): sResult += '+'+str(tmp1); else: sResult += '+'; if (tmp1 < 0): if (tmp1!=-1): sResult += str(tmp1); else: sResult += '-'; tmp2 = result[i][2]; length = len(tmp2); if (length == 0 and abs(tmp1)==1): sResult += '1'; else: for j in range(length): if tmp2[j][1] != 1: sResult += tmp2[j][0]+str(tmp2[j][1]); else: sResult += tmp2[j][0]; if sResult[0] == '+': sResult = sResult[1:]; else: #所有项的系数刚好抵消,导致结果为0 sResult = '0'; print('合并同类项后是:{0}\n\n'.format(sResult)); except: print(s0, '有误,无法进行多项式操作。'); return; #同类项判断 def sameTerm(a, b): #由于a, b具有以下格式[1, 1, [['v', 1]]] [系数, 次数, 详细元素] if (a[1] == 0 and b[1] == 0): return True; if (a[1] != b[1]): #次数不同 return False; if (len(a[2]) != len(b[2])): #元素个数不同 return False; a1 = list(a[2]); b1 = list(b[2]); a1 = sorted(a1, key=lambda num:num[0]); b1 = sorted(b1, key=lambda num:num[0]); size = len(a1); for i in range(size): if a1[i][0] != b1[i][0] or a1[i][1] != b1[i][1]: return False; return True; ### # @usage 代数式,可以对系数中含计算式的情况进行计算,得出简化后的多项式字符串 # @author mw # @date 2016年02月27日 星期六 09:23:44 # @param # @return # ### #代数式 def algExpr(s): s0 = s; #判断字符串中左右括号是否匹配 if s.count('(') - s.count(')') != 0: print(s, '左右括号数目不匹配,表达式有误。'); return ''; #去除空格 s = s.replace(' ', ''); #存放需要计算的表达式子串 sub = ''; length = len(s); #新字符串 sNew = ''; #括号层次 bracket = 0; result = []; #需要计算的部分,是从每一个单项的开始处,一般只需要计算系数 need = 1; #遍历字符串s i = 0; while i < length: if (s[i] == '('): bracket+=1; sub += s[i]; elif (s[i] == ')'): bracket -=1; sub += s[i]; elif (s[i].isalpha()): if sub != '': sNew += str(round(eval(sub), 2))+ s[i]; sub = ''; else: sNew += s[i]; #由于字母后面是次数,不需要计算 need = 0; elif (s[i] == '+' or s[i] == '-'): if (bracket == 0): if sub != '': sNew += str(round(eval(sub), 2))+ s[i]; sub = ''; else: sNew += s[i]; need = 1; else: sub += s[i]; else: if (need == 1): sub += s[i]; else: sNew += s[i]; i += 1; if sub != '': sNew += str(round(eval(sub), 2)); sub = ''; #print(sNew); return sNew; def tmp(): a = ['2*2*3.14r',\ '2*3.14r+2*1/3*3.14r+2*1/6*3.14r']; size = len(a); for i in range(size): a[i] = algExpr(a[i]); print(a); for i in range(size): #print('<{0}>\n'.format(i+1)); polynomial(a[i]); return; </span>
本节到此结束,欲知后事如何,请看下回分解。