python实现高精度求自然常数e过程详解

目录

• 泰勒展开与e的求法
• python和神奇的decimal
• 计算
• 比较
• 完整代码

泰勒展开与e的求法

大家伙儿知道计算机里的 e是怎么求出来的吗?

这还要从神奇的泰勒展开讲起……

简单的说，就是 e，可以表示成:

很显然，当 n足够小的时候，精度已经很高了，后面的级数是收敛的，可以忽略不计。而这显然可以用计算机来计算。

python和神奇的decimal

很多人习惯用python算高精度整数，因为python的整数是高精度的，但是浮点数却只有32位，这里python提供了一个神奇的库“decimal”，这个库可以让你指定小数的精度，相当于“高精度小数”。

计算

import decimal
Precision=20000
decimal.getcontext().prec=Precision

我们可以像这样给它设置一个精度。

然后紧接着代入我们的展开式，一般来说算到精度位就差不多了。

E=decimal.Decimal(0)
nFrac=decimal.Decimal(1)
for N in range(1,Precision+1):
    E+=nFrac
    nFrac/=N
print(E)

最后实现的效果就是

一整页的数字，毕竟20000位呢。

比较

我们用专业软件"mathematica"计算 e的20000位,并存成字符串传入decimal，这里要注意必须用字符串而不是直接写小数，因为默认小数只有32bit会丢失剩余精度。

这里我们让mathematica的 e和我们的 e作差，误差只有1.7e-19998，相当于不到 2 ⋅ 1 0  ^-19998，所以只要稍微调高精度就能精确到20000位了。

完整代码

import decimal
Precision=20000
decimal.getcontext().prec=Precision
E=decimal.Decimal(0)
nFrac=decimal.Decimal(1)
for N in range(1,Precision+1):
    E+=nFrac
    nFrac/=N
e=decimal.Decimal('2.7182818284590452353602874713526624977572470936999595749669676277240766303535475945713821785251664274274663919320030599218174135966290435729003342952605956307381323286279434907632338298807531952510190115738341879307021540891499348841675092447614606680822648001684774118537423454424371075390777449920695517027618386062613313845830007520449338265602976067371132007093287091274437470472306969772093101416928368190255151086574637721112523897844250569536967707854499699679468644549059879316368892300987931277361782154249992295763514822082698951936680331825288693984964651058209392398294887933203625094431173012381970684161403970198376793206832823764648042953118023287825098194558153017567173613320698112509961818815930416903515988885193458072738667385894228792284998920868058257492796104841984443634632449684875602336248270419786232090021609902353043699418491463140934317381436405462531520961836908887070167683964243781405927145635490613031072085103837505101157477041718986106873969655212671546889570350354021234078498193343210681701210056278802351930332247450158539047304199577770935036604169973297250886876966403555707162268447162560798826517871341951246652010305921236677194325278675398558944896970964097545918569563802363701621120477427228364896134225164450781824423529486363721417402388934412479635743702637552944483379980161254922785092577825620926226483262779333865664816277251640191059004916449982893150566047258027786318641551956532442586982946959308019152987211725563475463964479101459040905862984967912874068705048958586717479854667757573205681288459205413340539220001137863009455606881667400169842055804033637953764520304024322566135278369511778838638744396625322498506549958862342818997077332761717839280349465014345588970719425863987727547109629537415211151368350627526023264847287039207643100595841166120545297030236472549296669381151373227536450988890313602057248176585118063036442812314965507047510254465011727211555194866850800368532281831521960037356252794495158284188294787610852639813955990067376482922443752871846245780361929819713991475644882626039033814418232625150974827987779964373089970388867782271383605772978824125611907176639465070633045279546618550966661856647097113444740160704626215680717481877844371436988218559670959102596862002353718588748569652200050311734392073211390803293634479727355955277349071783793421637012050054513263835440001863239914907054797780566978533580489669062951194324730995876552368128590413832411607226029983305353708761389396391779574540161372236187893652605381558415871869255386061647798340254351284396129460352913325942794904337299085731580290958631382683291477116396337092400316894586360606458459251269946557248391865642097526850823075442545993769170419777800853627309417101634349076964237222943523661255725088147792231519747780605696725380171807763603462459278778465850656050780844211529697521890874019660906651803516501792504619501366585436632712549639908549144200014574760819302212066024330096412704894390397177195180699086998606636583232278709376502260149291011517177635944602023249300280401867723910288097866605651183260043688508817157238669842242201024950551881694803221002515426494639812873677658927688163598312477886520141174110913601164995076629077943646005851941998560162647907615321038727557126992518275687989302761761146162549356495903798045838182323368612016243736569846703785853305275833337939907521660692380533698879565137285593883499894707416181550125397064648171946708348197214488898790676503795903669672494992545279033729636162658976039498576741397359441023744329709355477982629614591442936451428617158587339746791897571211956187385783644758448423555581050025611492391518893099463428413936080383091662818811503715284967059741625628236092168075150177725387402564253470879089137291722828611515915683725241630772254406337875931059826760944203261924285317018781772960235413060672136046000389661093647095141417185777014180606443636815464440053316087783143174440811949422975599314011888683314832802706553833004693290115744147563139997221703804617092894579096271662260740718749975359212756084414737823303270330168237193648002173285734935947564334129943024850235732214597843282641421684878721673367010615094243456984401873312810107945127223737886126058165668053714396127888732527373890392890506865324138062796025930387727697783792868409325365880733988457218746021005311483351323850047827169376218004904795597959290591655470505777514308175112698985188408718564026035305583737832422924185625644255022672155980274012617971928047139600689163828665277009752767069777036439260224372841840883251848770472638440379530166905465937461619323840363893131364327137688841026811219891275223056256756254701725086349765367288605966752740868627407912856576996313789753034660616669804218267724560530660773899624218340859882071864682623215080288286359746839654358856685503773131296587975810501214916207656769950659715344763470320853215603674828608378656803073062657633469774295634643716709397193060876963495328846833613038829431040800296873869117066666146800015121143442256023874474325250769387077775193299942137277211258843608715834835626961661980572526612206797540621062080649882918454395301529982092503005498257043390553570168653120526495614857249257386206917403695213533732531666345466588597286659451136441370331393672118569553952108458407244323835586063106806964924851232632699514603596037297253198368423363904632136710116192821711150282801604488058802382031981493096369596735832742024988245684941273860566491352526706046234450549227581151709314921879592718001940968866986837037302200475314338181092708030017205935530520700706072233999463990571311587099635777359027196285061146514837526209565346713290025994397663114545902685898979115837093419370441155121920117164880566945938131183843765620627846310490346293950029458341164824114969758326011800731699437393506966295712410273239138741754923071862454543222039552735295240245903805744502892246886285336542213815722131163288112052146489805180092024719391710555390113943316681515828843687606961102505171007392762385553386272553538830960671644662370922646809671254061869502143176211668140097595281493907222601112681153108387317617323235263605838173151034595736538223534992935822836851007810884634349983518404451704270189381994243410090575376257767571118090088164183319201962623416288166521374717325477727783488774366518828752156685719506371936565390389449366421764003121527870222366463635755503565576948886549500270853923617105502131147413744106134445544192101336172996285694899193369184729478580729156088510396781959429833186480756083679551496636448965592948187851784038773326247051945050419847742014183947731202815886845707290544057510601285258056594703046836344592652552137008068752009593453607316226118728173928074623094685367823106097921599360019946237993434210687813497346959246469752506246958616909178573976595199392993995567542714654910456860702099012606818704984178079173924071945996323060254707901774527513186809982284730860766536866855516467702911336827563107223346726113705490795365834538637196235856312618387156774118738527722922594743373785695538456246801013905727871016512966636764451872465653730402443684140814488732957847348490003019477888020460324660842875351848364959195082888323206522128104190448047247949291342284951970022601310430062410717971502793433263407995960531446053230488528972917659876016667811937932372453857209607582277178483361613582612896226118129455927462767137794487586753657544861407611931125958512655759734573015333642630767985443385761715333462325270572005303988289499034259566232975782488735029259166825894456894655992658454762694528780516501720674785417887982276806536650641910973434528878338621726156269582654478205672987756426325321594294418039943217000090542650763095588465895171709147607437136893319469090981904501290307099566226620303182649365733698419555776963787624918852865686607600566025605445711337286840205574416030837052312242587223438854123179481388550075689381124935386318635287083799845692619981794523364087429591180747453419551420351726184200845509170845682368200897739455842679214273477560879644279202708312150156406341341617166448069815483764491573900121217041547872591998943825364950514771379399147205219529079396137621107238494290616357604596231253506068537651423115349665683715116604220796394466621163255157729070978473156278277598788136491951257483328793771571459091064841642678309949723674420175862269402159407924480541255360431317992696739157542419296607312393763542139230617876753958711436104089409966089471418340698362993675362621545247298464213752891079884381306095552622720837518629837066787224430195793793786072107254277289071732854874374355781966511716618330881129120245204048682200072344035025448202834254187884653602591506445271657700044521097735585897622655484941621714989532383421600114062950718490427789258552743035221396835679018076406042138307308774460170842688272261177180842664333651780002171903449234264266292261456004337383868335555343453004264818473989215627086095650629340405264943244261445665921291225648893569655009154306426134252668472594914314239398845432486327461842846655985332312210466259890141712103446084271616619001257195870793217569698544013397622096749454185407118446433946990162698351607848924514058940946395267807354579700307051163682519487701189764002827648414160587206184185297189154019688253289309149665345753571427318482016384644832499037886069008072709327673127581966563941148961716832980455139729506687604740915420428429993541025829113502241690769431668574242522509026939034814856451303069925199590436384028429267412573422447765584177886171737265462085498294498946787350929581652632072258992368768457017823038096567883112289305809140572610865884845873101658151167533327674887014829167419701512559782572707406431808601428149024146780472327597684269633935773542930186739439716388611764209004068663398856841681003872389214483176070116684503887212364367043314091155733280182977988736590916659612402021778558854876176161989370794380056663364884365089144805571039765214696027662583599051987042300179465536788567430285974600143785483237068701190078499404930918919181649327259774030074879681484882342932023012128032327460392219687528340516906974194257614673978110715464186273369091584973185011183960482533518748438923177292613543024932562896371361977285456622924461644497284597867711574125670307871885109336344480149675240618536569532074170533486782754827815415561966911055101472799040386897220465550833170782394808785990501947563108984124144672821865459971596639015641941751820935932616316888380132758752601460507676098392625726411120135288591317848299475682472564885533357279772205543568126302535748216585414000805314820697137262149755576051890481622376790414926742600071045922695314835188137463887104273544767623577933993970632396604969145303273887874557905934937772320142954803345000695256980935282887783710670585567749481373858630385762823040694005665340584887527005308832459182183494318049834199639981458773435863115940570443683515285383609442955964360676090221741896883548131643997437764158365242234642619597390455450680695232850751868719449064767791886720306418630751053512149851051207313846648717547518382979990189317751550639981016466414592102406838294603208535554058147159273220677567669213664081505900806952540610628536408293276621931939933861623836069111767785448236129326858199965239275488427435414402884536455595124735546139403154952097397051896240157976832639450633230452192645049651735466775699295718989690470902730288544945416699791992948038254980285946029052763145580316514066229171223429375806143993484914362107993576737317948964252488813720435579287511385856973381976083524423240466778020948399639946684833774706725483618848273000648319163826022110555221246733323184463005504481849916996622087746140216157021029603318588727333298779352570182393861244026868339555870607758169954398469568540671174444932479519572159419645863736126915526457574786985964242176592896862383506370433939811671397544736228625506803682664135541448048997721373174119199970017293907303350869020922519124447393278376156321810842898207706974138707053266117683698647741787180202729412982310888796831880854367327806879771659111654224453806625861711729498038248879986504061563975629936962809358189761491017145343556659542757064194408833816841111166200759787244137082333917886114708228657531078536674695018462140736493917366254937783014074302668422150335117736471853872324040421037907750266020114814935482228916663640782450166815341213505278578539332606110249802273093636740213515386431693015267460536064351732154701091440650878823636764236831187390937464232609021646365627553976834019482932795750624399645272578624400375983422050808935129023122475970644105678361870877172333555465482598906861201410107222465904008553798235253885171623518256518482203125214950700378300411216212126052726059944320443056274522916128891766814160639131235975350390320077529587392412476451850809163911459296071156344204347133544720981178461451077872399140606290228276664309264900592249810291068759434533858330391178747575977065953570979640012224092199031158229259667913153991561438070129260780197022589662923368154312499412259460023399472228171056603931877226800493833148980338548909468685130789292064242819174795866199944411196208730498064385006852620258432842085582338566936649849720817046135376163584015342840674118587581546514598270228676671855309311923340191286170613364873183197560812569460089402953094429119590295968563923037689976327462283900735457144596414108229285922239332836210192822937243590283003884445701383771632056518351970100115722010956997890484964453434612129224964732356126321951155701565824427661599326463155806672053127596948538057364208384918887095176052287817339462747644656858900936266123311152910816041524100214195937349786431661556732702792109593543055579732660554677963552005378304619540636971842916168582734122217145885870814274090248185446421774876925093328785670674677381226752831653559245204578070541352576903253522738963847495646255940378924925007624386893776475310102323746733771474581625530698032499033676455430305274561512961214585944432150749051491453950981001388737926379964873728396416897555132275962011838248650746985492038097691932606437608743209385602815642849756549307909733854185583515789409814007691892389063090542534883896831762904120212949167195811935791203162514344096503132835216728021372415947344095498316138322505486708172221475138425166790445416617303200820330902895488808516797258495813407132180533988828139346049850532340472595097214331492586604248511405819579711564191458842833000525684776874305916390494306871343118796189637475503362820939949343690321031976898112055595369465424704173323895394046035325396758354395350516720261647961347790912327995264929045151148307923369382166010702872651938143844844532639517394110131152502750465749343063766541866128915264446926222884366299462732467958736383501937142786471398054038215513463223702071533134887083174146591492406359493020921122052610312390682941345696785958518393491382340884274312419099152870804332809132993078936867127413922890033069995875921815297612482409116951587789964090352577345938248232053055567238095022266790439614231852991989181065554412477204508510210071522352342792531266930108270633942321762570076323139159349709946933241013908779161651226804414809765618979735043151396066913258379033748620836695475083280318786707751177525663963479259219733577949555498655214193398170268639987388347010255262052312317215254062571636771270010760912281528326508984359568975961038372157726831170734552250194121701541318793651818502020877326906133592182000762327269503283827391243828198170871168108951187896746707073377869592565542713340052326706040004348843432902760360498027862160749469654989210474443927871934536701798673920803845633723311983855862638008516345597194441994344624761123844617615736242015935078520825600604101556889899501732554337298073561699861101908472096600708320280569917042590103876928658336557728758684250492690370934262028022399861803400211320742198642917383679176232826444645756330336556777374808644109969141827774253417010988435853189339175934511574023847292909015468559163792696196841000676598399744972047287881831200233383298030567865480871476464512824264478216644266616732096012564794514827125671326697067367144617795643752391742928503987022583734069852309190464967260243411270345611114149835783901793499713790913696706497637127248466613279908254305449295528594932793818341607827091326680865655921102733746700132583428715240835661522165574998431236278287106649401564670141943713823863454729606978693335973109537126499416282656463708490580151538205338326511289504938566468752921135932220265681856418260827538790002407915892646028490894922299966167437731347776134150965262448332709343898412056926145108857812249139616912534202918139898683901335795857624435194008943955180554746554000051766240202825944828833811886381749594284892013520090951007864941868256009273977667585642598378587497776669563350170748579027248701370264203283965756348010818356182372177082236423186591595883669487322411726504487268392328453010991677518376831599821263237123854357312681202445175401852132663740538802901249728180895021553100673598184430429105288459323064725590442355960551978839325930339572934663055160430923785677229293537208416693134575284011873746854691620648991164726909428982971065606801805807843600461866223562874591385185904416250663222249561448724413813849763797102676020845531824111963927941069619465426480006761727618115630063644321116224837379105623611358836334550102286170517890440570419577859833348463317921904494652923021469259756566389965893747728751393377105569802455757436190501772466214587592374418657530064998056688376964229825501195065837843125232135309371235243969149662310110328243570065781487677299160941153954063362752423712935549926713485031578238899567545287915578420483105749330060197958207739558522807307048950936235550769837881926357141779338750216344391014187576711938914416277109602859415809719913429313295145924373636456473035037374538503489286113141638094752301745088784885645741275003353303416138096560043105860548355773946625033230034341587814634602169235079216111013148948281895391028916816328709309713184139815427678818067628650978085718262117003140003377301581536334149093237034703637513354537634521050370995452942055232078817449370937677056009306353645510913481627378204985657055608784211964039972344556458607689515569686899384896439195225232309703301037277227710870564912966121061494072782442033414057441446459968236966118878411656290355117839944070961772567164919790168195234523807446299877664824873753313018142763910519234685081979001796519907050490865237442841652776611425351538665162781316090964802801234493372427866930894827913465443931965254154829494577875758599482099181824522449312077768250830768282335001597040419199560509705364696473142448453825888112602753909548852639708652339052941829691802357120545328231809270356491743371932080628731303589640570873779967845174740515317401384878082881006046388936711640477755985481263907504747295012609419990373721246201677030517790352952793168766305099837441859803498821239340919805055103821539827677291373138006715339240126954586376422065097810852907639079727841301764553247527073788764069366420012194745702358295481365781809867944020220280822637957006755393575808086318932075864444206644691649334467698180811716568665213389686173592450920801465312529777966137198695916451869432324246404401672381978020728394418264502183131483366019384891972317817154372192103946638473715630226701801343515930442853848941825678870721238520597263859224934763623122188113706307506918260109689069251417142514218153491532129077723748506635489170892850760234351768218355008829647410655814882049239533702270536705630750317499788187009989251020178015601042277836283644323729779929935160925884515772055232896978333126427671291093993103773425910592303277652667641874842441076564447767097790392324958416348527735171981064673837142742974468992320406932506062834468937543016787815320616009057693404906146176607094380110915443261929000745209895959201159412324102274845483')
print(E-e)

以上就是python实现高精度求自然常数e过程详解的详细内容，更多关于python高精度求自然常数e的资料请关注我们其它相关文章！