Estuve bastante tiempo pensando y al final resulta que no es necesario utilizar logaritmos, puede que tal vez no sea lo más óptimo pero por lo menos funciona bastante bien. A su vez he dejado de lado el módulo sympy
debido a que me ha sido necesario manejar cada operación de forma particular para no hacer la operación de potenciación al momento sino dejarlo para cuando se requiera, esto me permite aplicar la teoría de exponente y hacer todo de la forma en que esperas (aunque luego nos puede ayudar de mucho).
En principio solo necesitaremos importar el módulo collection
para usar su clase Counter
lo que nos ahorrará escribir un pequeño for
para contabilizar unos datos.
Lo primero que hice fue separar la división en 2 partes, numerador y denominador, cada expresión debe se debe de manejar por separado. Las expresiones son, por ejemplo, 2^5
o 3^3
, por lo que, si en alguna de esas dos partes se tiene más de una expresión, por ejemplo 10^10 * 3^2
se deberá de procesar cada expresión por separado. Esta operación de procesamiento la realiza una función que identifica el número y su exponente en base a un simple split("^")
from collections import Counter
num = "6^10"
den = "2^2"
def descomponer(expresion:str)->tuple:
num, exp = expresion.split("^")
num_proc = float(num)
pot = 2
div = []
while num_proc>0:
if not num_proc%pot:
div+=[pot]
num_proc/=pot
continue
else:
pot+=1
if num_proc == 1.0: break
return Counter(div), float(exp)
Esta función lo que hace es que dado una expresión num ^ exponente
separa el número y el exponente y trata de simplificar el número para que quede como un 2
elevado y/o multiplicado a algo. En la lista div
se almacena el número por el que ha sido dividido el número original, posteriormente se contabiliza las veces que aparece cada número en la lista lo que da origen a un exponente , es decir, si la entrada es 8^2
la lista div
contendrá [2, 2, 2]
ya que en la primera iteración se dividió el 8/2
quedando 4
, en la segunda iteración se divide 4/2
quedando 2 y por ultimo 2/2
, finalmente Counter(div)
cuenta las veces que aparece cada elemento y retorna un diccionario {2: 3}
indicando que el número 2
se repite 3 veces, que es exactamente lo que queremos, ya que si recordamos 2*2*2
es igual a 2^3
así que ya tenemos el exponente. Además de retornar el diccionario tambien retorna el exponente del número, ya que lo único que hace esta función es simplificar la base, el resultado de descomponer("8^2")
es Counter({2: 3}), 2.0
.
Ahora he tenido que crear una clase e implementar varios dunder methods para poder hacer las operaciones. Esta clase nos ayudará a manejar las operaciones básicas de potenciación, como lo es la suma o resta de exponentes en caso las bases sean iguales.
class Number():
def __init__(self, num, exp):
self.number = float(num) if num not in [float, int] else num
self.exp = float(exp) if exp not in [float, int] else exp
def __mul__(self, other):
if other.number == self.number:
return Number(self.number, self.exp + other.exp)
else:
return self, other
def __div__(self, other):
if other.number == self.number:
return Number(self.number, self.exp - other.exp)
else:
return self, other
def __repr__(self):
return f"{self.number}^{self.exp}"
def dist(self, number):
self.exp *=number
return self
Cada expresión evaluada será convertida a un tipo Number
.
Para el caso de la multiplicación y división si las bases no son iguales se retorna los 2 objetos, ya que en el mejor de los casos se podrán simplificar en una división posterior, de lo contrario quedarán normal y no se resolverá la multiplicación.
Ahora lo que debemos hacer es descomponer el numerador y denominador, obtener los resultados y transformarlos a Number
, pero recordemos que aparte de la simplificación de la base (que siempre será llevado a un operación de potenciación) se nos retorna el exponente, es decir que para la expresión 8^10
lo que se nos retornaría sería (2^3)^10
por lo que deberíamos de multiplicar los exponentes, por eso definí el método dist
para poder distribuir la potencia y obtener 2^30
.
#descomponemos numerador y denominador
result_num = descomponer(num)
result_den = descomponer(den)
#obtenemos la simplificación de la base
numeros = result_num[0]
denominador = result_den[0]
#convertimos a Number y multiplicamos el exponente por el otro exponente
res_num = [Number(n, exp).dist(result_num[1]) for n,exp in numeros.items()]
res_den = [Number(n, exp).dist(result_den[1]) for n,exp in denominador.items()]
Para poder hacer un mejor manejo de la división se me ocurrió pasar todo el denominador al numerador pero obviamente con el exponente invertido, ya que una división se expresa como la multiplicación por el inverso de un número.
#pasamos todo al numerador cambiando el signo
for num in res_den:
num.exp = -num.exp
res_num.append(num)
Finalmente solo nos quedará multiplicar todo el numerador y obtener el resultado, para lo cual cree una función que recorra la lista y vaya operando con las expresiones que tengan igual base.
def mult_exp(expresion:list)->list:
res = {}
for num in expresion:
n = num.number
if n in res:
res[n]*= num
else: res[n] = num
return list(res.values())
resultado = mult_exp(res_num)
print(resultado)
con esto nos quedará:
[2.0^8.0, 3.0^10.0]
Recordemos que todo lo que está en la lista se esta multiplicando, si quieres puedes crear una función (o una clase) para poder representar mejor la expresión y quede mucho más bonito :D.
print (math.log( 512, 2 ))
oprint (math.log2(512))
se le denomina logaritmo(2^3)^10
lo que, si aplicas teoría de exponentes, resulta en2^10
que dará1073741824
lo mismo que8^10
. Y lo mismo para el otro número