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python入门到脱坑经典案例—计算三角形的面积

wptr33 2025-06-23 22:39 15 浏览

下面为大家详细讲解如何用 Python 计算三角形面积。我们会从最基础的数学公式开始,逐步深入编程实现,并涵盖多个实用版本。以下是完整的教学指南:


1. 数学原理回顾

三角形面积公式:

面积 = (底边长度 × 高) / 2

或使用海伦公式(已知三边长度):

s = (a+b+c)/2
面积 = √[s(s-a)(s-b)(s-c)]

2. 基础版本(已知底和高)

# 输入底和高
base = float(input("请输入底边长度:"))
height = float(input("请输入高度:"))

# 计算面积
area = (base * height) / 2

# 输出结果
print(f"三角形面积为:{area:.2f}")  # :.2f表示保留两位小数

关键点说明:

  • 必须将输入的字符串转换为数值类型(float)
  • 公式中的除法用 / 而非 //(保证小数结果)
  • :.2f 是格式化字符串,控制小数位数

3. 海伦公式版本(已知三边)

import math  # 导入数学模块

a = float(input("请输入第一条边长:"))
b = float(input("请输入第二条边长:"))
c = float(input("请输入第三条边长:"))

# 验证三角形合法性
if a + b > c and a + c > b and b + c > a:
    s = (a + b + c) / 2
    area = math.sqrt(s * (s - a) * (s - b) * (s - c))
    print(f"三角形面积为:{area:.2f}")
else:
    print("错误:这三边不能构成三角形!")

新增概念:

  • import math:导入Python数学库
  • math.sqrt():开平方函数
  • 三角形两边之和必须大于第三边

4. 函数封装版本

def calculate_triangle_area(base=0, height=0, sides=None):
    """计算三角形面积的函数
    Args:
        base: 底边长度
        height: 高度
        sides: 包含三边长的列表(如[3,4,5])
    """
    if height and base:  # 已知底和高
        return (base * height) / 2
    elif sides and len(sides) == 3:  # 已知三边
        a, b, c = sides
        s = sum(sides) / 2
        return math.sqrt(s * (s - a) * (s - b) * (s - c))
    else:
        raise ValueError("参数不完整")

# 使用示例
print(calculate_triangle_area(base=5, height=4))  # 输出10.0
print(calculate_triangle_area(sides=[3, 4, 5]))  # 输出6.0

代码亮点:

  • 支持两种计算方式
  • 参数默认值设置
  • 使用 raise 抛出错误
  • 详细的函数文档字符串

5. 图形化版本(使用turtle库)

import turtle

def draw_and_calculate(a, b, angle):
    """绘制三角形并计算面积(已知两边及夹角)"""
    # 转换为弧度
    rad = math.radians(angle)
    # 计算面积 (公式:1/2 * a * b * sin(θ))
    area = 0.5 * a * b * math.sin(rad)
    
    # 绘制图形
    t = turtle.Turtle()
    t.forward(a * 20)  # 放大20倍显示
    t.left(180 - angle)
    t.forward(b * 20)
    t.home()
    
    print(f"三角形面积:{area:.2f}")
    turtle.done()

# 示例:两边长5和4,夹角30度
draw_and_calculate(5, 4, 30)

可视化效果:

  • 自动绘制三角形图形
  • 使用三角函数公式 1/2 * a * b * sin(θ)

6. 异常处理增强版

while True:
    try:
        method = input("请选择计算方式(1-底高法 2-三边法):")
        if method == "1":
            base = float(input("底边长度:"))
            height = float(input("高度:"))
            print(f"面积:{(base * height) / 2:.2f}")
            break
        elif method == "2":
            sides = list(map(float, input("输入三边(空格分隔):").split()))
            if len(sides) != 3:
                raise ValueError
            s = sum(sides) / 2
            print(f"面积:{math.sqrt(s * (s - sides[0]) * (s - sides[1]) * (s - sides[2])):.2f}")
            break
        else:
            print("请输入1或2!")
    except ValueError:
        print("输入无效,请重新输入数字!")

交互功能:

  • 菜单选择计算方式
  • 循环直到获得有效输入
  • 自动验证数据合法性

7. 知识扩展

(1)其他面积计算公式

  • 已知两边及夹角:area = 0.5 * a * b * sin(θ)
  • 坐标法:已知三个顶点坐标 (x1,y1), (x2,y2), (x3,y3)

  • area = abs((x1*(y2-y3) + x2*(y3-y1) + x3*(y1-y2)) / 2

(2)重要编程概念

  • 类型转换:int(), float()
  • 数学函数:math.sin(), math.radians()
  • 列表操作:list(map()), split()

8. 综合练习

尝试实现以下功能:

  1. 编写能处理所有计算方式的综合程序
  2. 添加单位换算功能(如厘米转米)
  3. 创建能保存计算历史记录的版本

根据这个可以取写梯形的面积,如果不会照我这个抄写。

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