在Python中进行简单数学计算的最佳实践

Question

我需要在Python 2.7中进行一些简单的数学计算，比如加法、减法、除法、乘法，还有对数字列表的求和等等。

我想写出优雅、可靠且高效的代码，但我必须承认，有些地方让我感到困惑，比如：

• 如果我的公式中有 1/(N-1)*x，我应该直接写 1/(N-1)*x，还是应该写成 1.0/(N-1)*x，或者 1.0/(N-1.0)*x，或者其他组合呢？
• 在进行除法时，我应该用 // 还是用 / 并加上 from __future__ import division 呢？
• 像“使用 math.fsum() 来合并一个浮点数列表”这样的做法还有哪些呢？
• 我应该假设输入的数字是浮点数，还是为了保险起见进行转换（这样可能会因为多次使用 float(x) 而降低效率）？

那么，在Python中编写简单数学计算的代码，哪些做法是最好的呢？

1. 优雅/符合Python风格，
2. 高效，
3. 能应对输入数据类型（浮点数和整数）不确定性的问题？

Answer 1

如果你想让Python中的数值代码运行得更快，可以考虑使用PyPy。Numpy和scipy在处理数组方面很方便，如果你使用它们提供的线性代数算法，性能也不错。但如果你的数值运算是用纯Python代码写的，PyPy能显著提升性能。我见过速度提升超过20倍。而且在使用PyPy时，写数学表达式的最好方式就是最简单的方式。它会比你自己优化得更好，所以尽量让代码简单易读。

Answer 2

1. 如果你在用 Python 2.7，一定要加上 from __future__ import division。这样可以避免很多混淆和错误。

   有了这个，你就不用担心除法的结果是浮点数还是整数了，/ 总是会得到浮点数，而 // 总是会得到整数。

2. 你应该用 float() 来转换你的输入。这样做只需要一次，而且对性能影响不大。

3. 我会这样计算一组浮点数的总和：sum(li, 0.0)，不过如果需要更高的精度，建议使用 math.fsum，这是专门为此设计的。

4. 最后，你的最后一句话让我有点困惑。你是想说 1/((N-1)*x) 还是 (1/(N-1))*x？如果是第一种情况，我会写成 1 / (x * (N-1))，而第二种情况则是 x / (N-1)。这两种写法都假设你在用 3.x 版本的除法。

另外，如果你想要更好的性能，可以看看 numpy。