温度转换

标签: 数学

难度: Easy

给你一个四舍五入到两位小数的非负浮点数 celsius 来表示温度,以 摄氏度Celsius)为单位。

你需要将摄氏度转换为 开氏度Kelvin)和 华氏度Fahrenheit),并以数组 ans = [kelvin, fahrenheit] 的形式返回结果。

返回数组 ans 。与实际答案误差不超过 10-5 的会视为正确答案

注意:

  • 开氏度 = 摄氏度 + 273.15
  • 华氏度 = 摄氏度 * 1.80 + 32.00

示例 1 :

输入:celsius = 36.50
输出:[309.65000,97.70000]
解释:36.50 摄氏度:转换为开氏度是 309.65 ,转换为华氏度是 97.70 。

示例 2 :

输入:celsius = 122.11
输出:[395.26000,251.79800]
解释:122.11 摄氏度:转换为开氏度是 395.26 ,转换为华氏度是 251.798 。

提示:

  • 0 <= celsius <= 1000

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内存: 16.2 MB

class Solution:
    def convertTemperature(self, celsius: float) -> List[float]:
        return celsius+273.15, celsius*1.80 + 32.00

Explain

题解的核心思路是直接应用温度转换公式。将摄氏温度转换为开氏温度需要将摄氏温度加上273.15,转换为华氏温度则需要将摄氏温度乘以1.80后再加上32.00。代码中直接返回这两个计算结果组成的元组。

时间复杂度: O(1)

空间复杂度: O(1)

python
class Solution:
    def convertTemperature(self, celsius: float) -> List[float]:
        # 计算摄氏度对应的开氏度
        kelvin = celsius + 273.15
        # 计算摄氏度对应的华氏度
        fahrenheit = celsius * 1.80 + 32.00
        # 返回开氏度和华氏度组成的元组
        return kelvin, fahrenheit

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在温度转换中使用的常数`273.15`和`1.80 + 32.00`是根据物理定义和国际协议已经精确确定的。`273.15`是摄氏度和开氏度之间的确切差值,`1.80` (即`9/5`) 和`32.00`是摄氏度转华氏度的转换系数。在Python中,浮点数的默认精度通常足以保证误差小于`10^-5`。因此,这些硬编码的值在常规使用场景下是精确的,并符合绝大多数科学和工程计算的需求。

是的,由于代码示例中没有包含四舍五入到两位小数的操作,在某些情况下直接输出的浮点数结果可能会包含多于两位小数的数字,这不符合题目要求的格式规定。为了满足题目要求,需要在返回结果之前添加四舍五入的处理,例如使用Python的`round`函数:`return round(kelvin, 2), round(fahrenheit, 2)`。

确实,浮点数在计算机中的表示方式可能导致精度误差,尤其是在进行多次运算或涉及非常小或非常大的数值时。为了处理这种误差,可以采用多种策略。一种常用的方法是使用更高精度的数据类型(如Python中的`decimal.Decimal`),它提供了更精确的控制和误差范围。此外,确保在最终结果输出前使用适当的四舍五入可以减少因浮点数表示带来的显示误差。

温度转换公式本身在理论上对于任意摄氏温度都是适用的,因为它们是基于固定的物理关系定义的。然而,在实际应用中,极端的温度值(特别是接近或超出浮点数表示范围的值)可能会在计算中引入额外的误差。这种情况下,使用标准浮点数可能不足以保证高精度的需求,可能需要使用特殊的数值处理技术或数据类型,如前面提到的`decimal.Decimal`,以确保计算的准确性。