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Django

DjangoはPythonで書かれた、オープンソースウェブアプリケーションのフレームワークです。複雑なデータベースを扱うウェブサイトを開発する際に必要な労力を減らす為にデザインされました。

Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

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Python: 底を指定した対数計算が行われる自作クラスにおいて、かけ算とわり算を実装したい

kensoon
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投稿2022/06/25 05:51

前提

DjangoとSympy, Mathjaxを併用して、ランダムな計算プリントを出力するシステムを作っています。そのシステム上で簡単な対数の計算を行えるようにしたいと思い試作を行っている最中です。初めはPythonの組み込みモジュールmathや、外部ライブラリのSympyをそのまま利用しようとしたのですが、いずれも指定した底を保ちながら計算するようにはなっていなかったため、クラスを自作することにしました。

実現したいこと

自作クラス同士の足し算と引き算、自作クラスと整数とのかけ算までは真数部分の計算を行うことで実装ができたのですが、以下の計算の実装にてこずっています。

  • 底が異なるため、そのままの結果になる足し算と引き算

log_2(3) + log_3(5) = log_2(3) + log_3(5)
log_2(3) - log_3(5) = log_2(3) - log_3(5)

  • 自作クラス同士のかけ算と割り算

log_2(3) * log_5(4) = log_2(3) * log_5(4)
log_2(3) / log_5(4) = log_2(3) / log_5(4)
log_2(3) / log_2(3) = 1

イメージとしては、計算ができるときは実行して、できないときはそのまま値を保有しておいて欲しいのですが、それを実装するための方法が思い浮かびません。自作クラスの修正案でもよいですし、前述のmath.logやsympy.logを使って底を保って計算する方法でも構いません。何かしらのご教示をいただけると幸いです。

該当のソースコード

python

import sympy as sy class Log: def __init__(self, base_numerator, antilog_numerator, base_denominator=1, antilog_denominator=1): base = sy.Rational(base_numerator, base_denominator) antilog = sy.Rational(antilog_numerator, antilog_denominator) if (base <= 0) or (antilog < 0): raise ValueError(f"base must be more than 0, and antilog must be 0 or more than 0.") self.base = base self.antilog = antilog self.other_log_part = 0 # = 0 def __str__(self): return f"\log_{{{self.base}}} {self.antilog}" def __add__(self, other_num): if isinstance(other_num, Log): if self.base == other_num.base: return Log(self.base, self.antilog * other_num.antilog) else: new_antilog = self.base ** other_num return Log(self.base, self.antilog * new_antilog) def __radd__(self, other_num): new_antilog = self.base ** other_num return Log(self.base, new_antilog * self.antilog) def __sub__(self, other_num): if isinstance(other_num, Log): if self.base == other_num.base: return Log(self.base, self.antilog / other_num.antilog) else: new_antilog = self.base ** other_num return Log(self.base, self.antilog / new_antilog) def __rsub__(self, other_num): new_antilog = self.base ** other_num return Log(self.base, new_antilog / self.antilog) def __mul__(self, other_num): if not(isinstance(other_num, Log)): new_antilog = self.antilog ** other_num return Log(self.base, new_antilog) def __rmul__(self, other_num): new_antilog = self.antilog ** other_num return Log(self.base, new_antilog)

動作確認とその結果

python

num1 = Log(2, 3) num2 = Log(2, 5) print(num1 + num2) # \log_{2} 15 print(num1 - num2) # \log_{2} 3/5 print(num1 + 2) # \log_{2} 12 print(2 + num1) # \log_{2} 12 print(num1 - 2) # \log_{2} 3/4 print(2 - num1) # \log_{2} 4/3 print(2 * num1) # \log_{2} 9 print(num1 * 2) # \log_{2} 9

補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

python 3.8.12
sympy 1.9

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