learning numpy

python
Author

dd21

Published

February 21, 2023

Abstract

learing some basic operation of numpy

Referance

mofan python # 属性 - ndim:维度 - shape:行数和列数 - size:元素个数

导入模块

import numpy as np #为了方便使用numpy 采用np简写

列表转矩阵

array = np.array([[1,2,3],[2,3,4]])  #列表转化为矩阵
print(array)
"""
array([[1, 2, 3],
       [2, 3, 4]])
"""

属性

print('number of dim:',array.ndim)  # 维度
# number of dim: 2

print('shape :',array.shape)    # 行数和列数
# shape : (2, 3)

print('size:',array.size)   # 元素个数
# size: 6

Numpy 的创建 array

  • array:创建数组
  • dtype:指定数据类型
  • zeros:创建数据全为0
  • ones:创建数据全为1
  • empty:创建数据接近0
  • arrange:按指定范围创建数据
  • linspace:创建线段

创建数组

a = np.array([2,23,4])  # list 1d
print(a)
# [2 23 4]

指定数据 dtype

根据指定数据类型, 更高的精度速度会更慢,储存大小也随之扩大.

# specify the type of parameters
arr_int64 = np.array([1,2,3],dtype=np.int64)
print(arr_int64.dtype) # int64

创建特定数据

普通创建2d矩阵

a = np.array([[2,23,4],[2,32,4]])  # 2d 矩阵 2行3列
print(a)
"""
[[ 2 23  4]
 [ 2 32  4]]
"""

创建全零数组

a = np.zeros((3,4)) # 数据全为0,3行4列
"""
array([[ 0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 0.,  0.,  0.,  0.]])
"""

创建全一数组, 同时也能指定这些特定数据的 dtype:

a = np.ones((3,4),dtype = np.int)   # 数据为1,3行4列
"""
array([[1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1]])
"""

创建全空数组, 其实每个值都是接近于零的数: > empty不像zeros一样,并不会将数组的元素值设定为0,因此运行起来可能快一些。在另一方面,它要求用户人为地给数组中的每一个元素赋值,所以应该谨慎使用。

a = np.empty((3,4)) # 数据为empty,3行4列
"""
array([[  0.00000000e+000,   4.94065646e-324,   9.88131292e-324,
          1.48219694e-323],
       [  1.97626258e-323,   2.47032823e-323,   2.96439388e-323,
          3.45845952e-323],
       [  3.95252517e-323,   4.44659081e-323,   4.94065646e-323,
          5.43472210e-323]])
"""

用 arange 创建连续数组:

a = np.arange(10,20,2) # 10-19 的数据,2步长
"""
array([10, 12, 14, 16, 18])
"""

使用 reshape 改变数据的形状

# reshape code
base_arr = np.arange(12)
print(base_arr)
# [ 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11]
reshape_arr = np.reshape(base_arr,(3,4))
reshape_arr_1 = base_arr.reshape((3,4))

print(reshape_arr_1)
# [[ 0  1  2  3]
#  [ 4  5  6  7]
#  [ 8  9 10 11]]

用 linspace 创建线段型数据: > 等分区间

a = np.linspace(1,10,20)    # 开始端1,结束端10,且分割成20个数据,生成线段
"""
array([  1.        ,   1.47368421,   1.94736842,   2.42105263,
         2.89473684,   3.36842105,   3.84210526,   4.31578947,
         4.78947368,   5.26315789,   5.73684211,   6.21052632,
         6.68421053,   7.15789474,   7.63157895,   8.10526316,
         8.57894737,   9.05263158,   9.52631579,  10.        ])
"""

属性.py

numpy 的几种基本运算

让我们从一个脚本开始了解相应的计算以及表示形式 :

import numpy as np
a=np.array([10,20,30,40])   # array([10, 20, 30, 40])
b=np.arange(4)              # array([0, 1, 2, 3])

numpy 的几种基本运算

上述代码中的 a 和 b 是两个属性为 array 也就是矩阵的变量,而且二者都是1行4列的矩阵, 其中b矩阵中的元素分别是从0到3。 如果我们想要求两个矩阵之间的减法,你可以尝试着输入:

c=a-b  # array([10, 19, 28, 37])****

有所不同的是,在Numpy中,想要求出矩阵中各个元素的乘方需要依赖双星符号 **,以二次方举例,即:

c=b**2  # array([0, 1, 4, 9])

另外,Numpy中具有很多的数学函数工具,比如三角函数等,当我们需要对矩阵中每一项元素进行函数运算时,可以很简便的调用它们(以sin函数为例):

c=10*np.sin(a)  
# array([-5.44021111,  9.12945251, -9.88031624,  7.4511316 ])

此时由于进行逻辑判断,返回的是一个bool类型的矩阵,即对满足要求的返回True,不满足的返回False。上述程序执行后得到的结果是[True True True False]。 需要注意的是,如果想要执行是否相等的判断, 依然需要输入 == 而不是 = 来完成相应的逻辑判断。

角度弧度转换以及判断输出

# sin cos tan ... 0~360°: angle => radian
sin_arr = np.arange(0,360,1)
h = np.sin(sin_arr*np.pi/180)
print(h)
print(abs(h)>0.5)

上述运算均是建立在一维矩阵,即只有一行的矩阵上面的计算,如果我们想要对多行多维度的矩阵进行操作,需要对开始的脚本进行一些修改:

# multi dimensional array
aa = np.array([[1,2,3],[4,5,6]])
bb = np.arange(6).reshape(2,3)
print(aa)
print(bb)

此时构造出来的矩阵a和b便是2行2列的,其中 reshape 操作是对矩阵的形状进行重构, 其重构的形状便是括号中给出的数字。 稍显不同的是,Numpy中的矩阵乘法分为两种, 其一是前文中的对应元素相乘,其二是标准的矩阵乘法运算,即对应行乘对应列得到相应元素: ## 点积(数量积)

c_dot = np.dot(a,b)

叉积

Numpy 基础运算2