自定义列表Python四则运算

本文将介绍如何在Python中自定义列表的四则运算功能。

在Python中，列表是一种有序的可变序列，可以通过直接使用+，*等符号对列表进行基础的运算。

list1 = [1,2,3]
list2 = [4,5,6]
list3 = list1 + list2 #列表拼接
list4 = list1 * 3 #列表复制
print(list3) #[1, 2, 3, 4, 5, 6]
print(list4) #[1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]

我们可以定义一个函数add，来实现两个列表的加法。

def add(list1, list2):
    if len(list1) != len(list2): #若列表长度不同，则无法加法运算
        return None
    else:
        return [list1[i]+list2[i] for i in range(len(list1))] #逐个元素相加

list1 = [1,2,3]
list2 = [4,5,6]
print(add(list1, list2)) #[5, 7, 9]

同理，我们也可以定义函数sub，来实现列表减法。

def sub(list1, list2):
    if len(list1) != len(list2): #若列表长度不同，则无法减法运算
        return None
    else:
        return [list1[i]-list2[i] for i in range(len(list1))] #逐个元素相减

list1 = [1,2,3]
list2 = [4,5,6]
print(sub(list1, list2)) #[-3, -3, -3]

列表乘法可以实现向量的数乘或矩阵的数乘。

def mul(list1, n):
    return [list1[i]*n for i in range(len(list1))] #逐个元素数乘

list1 = [1,2,3]
print(mul(list1, 2)) #[2, 4, 6]

列表除法可以实现向量的数乘的相反方向除以一个数的运算。

def div(list1, n):
    if n == 0: #若除数为0，则无法运算
        return None
    else:
        return [list1[i]/n for i in range(len(list1))] #逐个元素除以给定数

list1 = [1,2,3]
print(div(list1, 2)) #[0.5, 1.0, 1.5]

自定义列表四则运算可以用于向量运算、矩阵相加减、平面的变换等实际问题的解决。

list1 = [1,2,3] #向量
list2 = [4,5,6]

print('向量加法：', add(list1, list2))
print('向量减法：', sub(list1, list2))
print('向量数乘：', mul(list1, 2))

例如，我们可以利用自定义列表四则运算实现平面的沿x轴方向缩放。

import matplotlib.pyplot as plt

x = [1,2,3]
y = [2,4,6]

def scale_x(x, fac):
    return mul(x, fac)

x_scale = scale_x(x, 2) #沿x轴方向放大2倍
y_scale = y

plt.plot(x, y, label='original')
plt.plot(x_scale, y_scale, label='scaled')
plt.legend()
plt.show()

本文介绍了如何在Python中自定义列表的四则运算功能，并且利用这一功能解决了实际问题。自定义列表四则运算可以增强Python的运算能力，为实际应用提供便利。