Округление числа – одна из самых популярных арифметический операций. В Python есть встроенная функция, позволяющая выполнять эту операцию. С ее помощью пользователь может самостоятельно регулировать шаг округления или же сразу выполнять эту операцию до ближайшего целого числа. Эта функция также используется для округления чисел с плавающей точкой. Она имеет простой синтаксис, и поэтому новичку разобраться в том, как ее использовать, не составит труда.
Где применяется функция round()
Абсолютно в разных сферах, где может потребоваться округление чисел. Конечно, сейчас спектр использования несколько уменьшился, поскольку округление снижает точность вычислений, и в этом теперь нет никакой необходимости. Тем не менее, округление используется для повышения удобства чтения. Поэтому там, где нужно отображать «красивые» цифры, эта функция по-прежнему применяется.
Применять округление следует осторожно, поскольку даже малейшее изменение числа в большую или меньшую сторону может привести к непредсказуемым искажениям в вычислениях.
Очень просто этот эффект выразить на примере всем известного эффекта бабочки. Метафорически он выражается так: взмах крыла бабочки на одном конце света может привести к торнадо в совсем другой части земного шара. Дело в том, что большинство сложных систем в мире являются по своей природе нелинейными. То же касается и компьютерных программ со сложными алгоритмами. Одна малейшая ошибка в вычислениях может привести к нарушению работоспособности приложения или полному отказу от работы.
К слову, эффект бабочки был открыт Эдвардом Лоренцом, который был метеорологом, что не помешало ему полностью изменить представления о математике. Одним обычным скучным деньком он сидел и работал, пытаясь предсказать погоду. Правда, его работа была не сильно сложной на первый взгляд. Ему нужно было ввести начальные переменные, а дальше компьютерная модель уже составляла прогноз. Но этот расчет был ключевым, поскольку результаты вычислений использовались в дальнейших.
В один момент он захотел повторить в середине этой цепочки изначальные расчеты. И, что его удивило, они не сошлись. Он начал думать, и понял, что проблема крылась в том, что он округлял ключевые параметры до трех знаков после запятой. На самом деле, разница между этими значениями была микроскопическая – 0,000127. Но вот прогнозы получались различными.
Первые вычисления в цепочке, в целом, полностью соответствовали друг другу. А вот по мере выполнения дальнейших расчетов расхождение становилось все больше. В конце концов, разница была следующей: спокойная погода с солнышком и сильные грозы.
Проблема тогдашних компьютеров была в том, что они еще были очень слабыми и не могли качественно проводить настолько точные расчеты. Идея о том, что малые изменения в нелинейных системах могут приводить к непропорционально большим, стала настолько инновационной, что пошатнула даже постулат Ньютоновской механики, который говорил, что малые помехи на входе должны приводить к небольшим изменениям на выходе.
А эффект бабочки – это просто красивая метафора, которая наглядно демонстрирует то, насколько незначительное округление может все испортить.
Следовательно, применять функцию round() необходимо осторожно, не увлекаясь округлением чисел. Чем больше времени проходит с момента первого вычисления (или чем больше действий в компьютерном алгоритме), тем сильнее погрешность.
То есть, чисто теоретически, если вы пишете программу для анализа фондового рынка, то округление может привести к тому, что будет крах акций. Маловероятно, скажете? А кризис 2008 года произошел из-за того, что множество маловероятных событий сошлись вместе.
Наглядно продемонстрировать эффект бабочки можно и на пандемии. Об этом сейчас очень много говорят. Съел человек летучую мышь, и во всем мире начали умирать сотни тысяч людей. И хотя ученые в последнее время опровергли этот факт, но любая эпидемия развивается с единичного случая заражения. Причем ее рост экспоненциальный. И для прогнозирования вероятности прогрессирования пандемии вообще опасно использовать округление.
Собственно, именно по этой причине округление стало использоваться преимущественно для презентации результатов вычислений человеку. Ведь просто неудобно читать числа формата 3,656678587587. Значительно проще изобразить число 3,66, и все.
Поэтому знать, как округлять числа в Python, все же нужно.
Синтаксис функции round() в Python
Синтаксис у этой функции предельно прост. В качестве первого аргумента используется число с плавающей точкой. Это и есть то значение, которое необходимо округлить. Второй аргумент – это разряд числа, до которого необходимо осуществить округление дробного числа. При этом данное значение указывать вовсе не обязательно.
Если не вводить разрядность, до которой необходимо произвести округление, то оно будет осуществлено до ближайшего целого. Соответственно, и возвращаться будет число без каких-либо цифр после запятой.
Функция работает исключительно с числами с плавающей точкой.
Основные правила
Работает функция в соответствии с теми правилами, которым нас учили еще в школе:
- Если число меньше 5, то последний разряд числа, которое должно остаться после округления, увеличивается на единицу. То же касается ситуаций, когда число равняется 5.
- Если же оно меньше 5, то тогда округление идет в нижнюю сторону.
Но и здесь есть нюанс. В Python используется банковское округление, когда округление осуществляется к ближайшему четному. Но иногда округление происходит по описанным выше правилам. Все потому, что в Python есть проблемы с точностью чисел с плавающей точкой, и в некоторых случаях округление будет осуществляться в большую сторону, а иногда – в меньшую.
А теперь давайте приступим непосредственно к рассмотрению примеров использования этой функции на практике.
Примеры работы функции round() в Python
Принцип работы функции прост, и его легко понять даже человеку, который никогда не изучал программирование. Все дело в том, что нам еще в школе рассказывали, как производится округление, поэтому каждый пользователь понимает, что в итоге должен получить после выполнения этой операции. Знает он и алгоритм. В общем, приступаем непосредственно к примерам.
Пример №1 (один параметр)
Давайте представим, что нам надо округлить два десятичных числа – 21,7 и 21,4.
b = 21.7
c = 21.4
print(round(b))
print(round(c))
После этого на строку вывода пойдут числа 22 и 21. Почему? Потому что после запятой стоит в первом случае число 7, и округление происходит в большую сторону, а во втором – число 4, и число округляется в меньшую.
Здесь мы использовали только один параметр функции. А как же работает округление чисел с большим количеством знаков после запятой до нужного нам разряда?
Пример №2 (оба параметра)
Допустим, у нас есть два числа. Первое – это 5,476. После округления до второго знака после запятой оно станет 5,48. Второе же число, которое нам нужно округлить – это 5,473. После того, как оно будет использоваться в качестве аргумента функции round() с округлением до второго знака после запятой, на выходе получится число 5,47.
# когда последняя цифра >=5
b = 5.476
print(round(b, 2))
# когда последняя цифра меньше 5
c = 5.473
print(round(c, 2))
Практические примеры
Итак, мы уже рассмотрели обобщенные примеры, которые наглядно демонстрируют работу функции. Тем не менее, для полноценного погружения в тему недостаточно реальных примеров из практики. Какие есть особые случаи, которые следует учитывать при использовании функции round()? Есть некоторые нюансы.
Пример №1 – функция round() при работе с дробями
Функция round() может работать не только с десятичными дробями, но и обычными. Большая их проблема – нередко цифр после точки так много, что число становится нечитаемым. При том, что реальной необходимости в том, чтобы было такое большое количество знаков, нет.
При использовании функции нередко появляются такие ситуации, которые изначально могут показаться багом, но когда понять логику интерпретатора, то все становится более понятно.
Так, если использовать функцию round применительно к числу 3.675 и округлением до 2 разряда после запятой, то возвращаемое значение будет 3,67, а не 3,68, как могло бы показаться на первый взгляд.
А вот если использовать дробное значение 1/6, то после округления оно превратится в 0,17, хотя без него это будет 0,1(6).
Пример №2 – исключения и ошибки
С помощью функции round можно округлить до 2 как непосредственно 2, так и 2,5, так и 1,5. Этот момент также стоит учитывать, поскольку часто новички не понимают, как работает эта функция и пытаются исправлять несуществующие баги.
Сокращение
Округление можно использовать не только для того, чтобы сделать вид числа более красивым, или совершать операции с дробными числами с меньшим количеством знаков после запятой. Оно также применяется для уменьшения общего количества элементов в числе. Для этого необходимо использовать во втором аргументе отрицательное число.
Например, эта функция вернет число 600.
round(565.5556, -2)
Таким образом, функция round() – надежный помощник в работе с большими массивами числовых данных. Она значительно упрощает жизнь. Важно учитывать, что у нее есть ряд недостатков. Если требуются научные вычисления, то округление даже до одной тысячной может привести к непредсказуемым искажениям результатов исследований.
Типичный пример – эффект бабочки, который уже стал именем нарицательным. Он проявляет себя во всех сферах, причем не только в науке, а, например, на финансовых рынках.
