python學數學1 2 認識數字 自然數加法

2021-10-04 20:42:04 字數 1957 閱讀 9811

目前的數字,只能通過這樣的方式來定義。

z = zero()

one = next(z)

two = next(one)

three = next(two)

four = next(three)

而且除了定義之外,我們對這些數字還不能做什麼。

讓我們首先建立自然數的加法運算

我們利用歸納公理,這樣定義加法的規則:

根據規則②,我們可以看到

n+one(n+「zero的後繼」)=> n+ next(z) => next(n+z) => next(n)

n+two(等於n+「one的後繼」)=> n+ next(one) => next(n+one) => next(next(n))

...以此類推

然後我們用python的**來實現這個規則(自然數加法nadd)。

def nadd(a1, a2):

if iszero(a2):

return a1

return nnext(nadd(a1, npre(a2)))

**說明幾乎可以省略了,歸納公理,非常恰當地用遞迴來實現。

為了驗證加法的正確性,我們再根據自然公理定義一下什麼叫做兩個自然數相等。

公理④說明:不同元素有不同的後繼。那麼顯然根據逆否命題,如果兩個自然數的前驅相同,就代表這兩個自然數相同。

我們這樣定義相等的規則:

自然數相等(neq)的**實現如下:

def neq(a1, a2):

if iszero(a1) and iszero(a2):

return true

elif iszero(a1) or iszero(a2):

return false

else:

return neq(npre(a1), npre(a2))

**說明也相當直接:如果a1和a2同時為none,肯定是相同;否則,兩者任何單一為none都說明不相同。兩個數字都不為none時,則取決於他們的前驅是否相同。這時,我們可以做一些測試。

from nature import *

import pytest

def test_basic():

z = zero()

one = nnext(z)

two = nnext(one)

three = nnext(two)

four = nnext(three)

five = nnext(four)

a= nnext(zero())

b= nadd(z, one)

c= npre(a)

d= nadd(two, three)

e= nadd(two, four)

# 這個時候還沒有-1的定義,應當報錯

with pytest.raises(typeerror):

minusone= npre(z) 

# 不相同判斷

assert not neq(two, one)

assert not neq(b, three)

assert not neq(four, nnext(five))

# 相同判斷

assert neq(z, npre(one))

assert neq(d, five)

assert neq(e, nnext(five))

# 加法交換律

assert neq(nadd(three, four), nadd(four, three))

# 加法結合律

assert neq(nadd(five, nadd(three, four)), nadd(nadd(five, three), four))

測試用了pytest,用法相當簡潔的乙個測試框架。

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