Numpy数值计算基础

Numpy数值计算基础

import numpy as np

创建数组

创建一维数组 arr1 = np.array([1,2,3,4]) print(“创建的数组为：”, arr1)

创建二维数组 arr2 = np.array([[1,2,3,4],[4,5,6,7],[7,8,9,10]]) print(‘创建的数组为：\n’, arr2)

查看数组结构 print(‘数组维度为：’, arr2.shape)

查看数组类型 print(‘数组类型为：’, arr2.dtype)

查看数组元素个数 print(‘数组元素个数为：’, arr2.size)

查看数组每个元素大小 print(‘数组每个元素大小为：’, arr2.itemsize)

重新设置数组的shape属性 arr2.shape = 4, 3 # 重新设置shape print(‘重新设置shape后的arr2为：’,arr2)

使用arange函数创建数组 print(‘使用arange函数创建的数组为：\n’,np.arange(0,1,0.1))

使用linspace函数创建数组 print(‘使用linspace函数创建的数组为：’,np.linspace(0,1,12))

使用logspace函数创建等比数列 print(‘使用logspace函数创建的数列为：’,np.logspace(0,2,20))

使用zeros函数创建数组 print(‘使用zeros函数创建的数组为：’,np.zeros((2,3)))

使用eye函数创建数组 print(‘使用eye函数创建的数组为：’,np.eye(3))

使用diag函数创建数组 print(‘使用diag函数创建的数组为：’,np.diag([1,2,3,4]))

使用ones函数创建数组 print(‘使用ones函数创建的数组为：’,np.ones((5,3)))

数组数据类型转换

整型转换为浮点型 print(‘转换结果为：’,np.float64(42))

浮点型转换为整型 print(‘转换结果为：’,np.int8(42.0))

整型转换为布尔型 print(‘转换结果为：’,np.bool(42)) print(‘转换结果为：’,np.bool(0))

布尔型转换为浮点型 print(‘转换结果为：’,np.float(True)) print(‘转换结果为：’,np.float(False))

创建数据类型 df = np.dtype([(‘name’,np.str_,40),(‘numitems’,np.int64),(‘price’,np.float64)]) print(‘数据类型为：’,df)

查看数据类型 print(‘数据类型为：’,df[‘name’]) print(‘数据类型为：’,np.dtype(df[‘name’]))

自定义数组数据 itemz = np.array([(‘tomatoes’,42,4.14),(‘cabbages’,13,1.72)],dtype=df) print(‘自定义数据为：’,itemz)

生成随机数

print(‘生成的随机数为：’,np.random.random(100))

生成服从均匀分布的随机数 print(‘生成的随机数为：\n’,np.random.rand(10,5))

生成服从正态分布的随机数 print(‘生成的随机数为：\n’,np.random.randn(10,5))

生成给定上下限范围的随机数 print(‘生成的随机数为：’,np.random.randint(2,10,size=[2,5]))

使用索引访问一维数组

用整数作为下标可以获取数组中的某个元素 arr = np.arange(10) print(‘索引结果为：’,arr[5])

用范围作为下标获取数组的一个切片，包括arr[3]，不包括arr[5] print(‘索引结果为：’,arr[3:5])

省略开始下标，表示从arr[0]开始 print(‘索引结果为：’,arr[:5])

下标可以使用负数，-1 表示从数组最后往前数的第一个元素 print(‘索引结果为：’,arr[-1])

下标还可以用来修改元素的值 arr[2:4] = 100,101 print(‘索引结果为：’,arr)

范围中的第三个参数表示步长，2 表示隔一个元素取一个元素 print(‘索引结果为：’,arr[1: -1:2])

步长为负数时，开始下标必须大于结束下标 print(‘索引结果为：’,arr[5:1:-2])

使用索引访问多维数组

arr3 = np.array([[1,2,3,4,5],[4,5,6,7,8],[7,8,9,10,11]]) print(‘创建的二位数组为：’,arr3)

索引第0行中第3和第4列的元素 print(‘索引结果为：’,arr3[0,3:5])

索引第2行中第3-5列的元素 print(‘索引结果为：’,arr3[1:,2:])

索引第2列的元素 print(‘索引结果为：’,arr3[:,2]) ‘’‘使用整数函数和布尔值索引访问多维数组’’’

从两个序列的对应位置取出两个整数来组成下标:arr3[0,1],arr3[1,2],arr3[2,3] print(‘索引结果为：’,arr3[[(0,1,2),(1,2,3)]])

索引第2、3行中的第0、2、3列的元素 print(‘索引结果为：’,arr3[1:,(0,2,3)])

mask是一个布尔数组，它索引第1、3行中第2列的元素 mask = np.array([1,0,1],dtype=np.bool) print(‘索引结果为：’,arr3[mask,2])

变换数组的形态

改变数组形状 arr4 = np.arange(12) print(‘创建一维数组为：’,arr4)

设置数组的形状 print(‘新的一维数组为：’,arr4.reshape(3,4))

查看数组维度 print(‘数组维度为：’,arr4.reshape(3,4).ndim)

使用ravel函数展平数组 arr5 = np.arange(12).reshape(3,4) print(‘创建的二维数组为：’,arr5) print(‘数组展平后为：’,arr5.ravel())

使用flatten函数展平数组 print(‘数组展平为：’,arr5.flatten()) # 横向展平 print(‘数组展平为：’,arr5.flatten(‘F’)) # 纵向展平

使用hstack函数实现数组横向组合 arr6 = np.arange(12).reshape(3,4) print(‘创建的数组6为：’,arr6) arr7 = arr6 * 3 print(‘创建的数组7为：’,arr7)

使用hstack函数横向组合 print(‘横向组合为：’,np.hstack((arr6,arr7)))

使用vstack函数实现数组纵向组合 print(‘纵向组合为：’,np.vstack((arr6,arr7)))

使用concatenate函数组合数组 使用concatenate函数横向组合 print(‘横向组合为：’,np.concatenate((arr6,arr7),axis=1))

使用concatenate函数纵向组合 print(‘纵向组合为：’,np.concatenate((arr6,arr7),axis=0))

使用hsplit函数实现数组横向分割 arr8 = np.arange(16).reshape(4,4) print(‘创建的二维数组为：’,arr8)

使用hsplit函数横向分割 print(‘横向分割为：’,np.hsplit(arr8,2))

使用vsplit函数实现数组纵向分割 print(‘纵向分割为：’,np.vsplit(arr8,2))

使用split函数分割数组 print(‘横向分割为：’,np.split(arr8,2,axis=1)) print(‘纵向分割为：’,np.split(arr8,2,axis=0))

使用mat函数与matrix函数创建矩阵

使用分号隔开数据 matr1 = np.mat(‘1 2 3;4 5 6;7 8 9’) print(‘创建的矩阵为：’,matr1) matr2 = np.matrix([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]) print(‘创建的矩阵为：’,matr2) ‘’‘使用bmat函数创建矩阵’’’ arr9 = np.eye(3) print(‘创建的数组9为：’,arr9) arr10 = 3 * arr9 print(‘创建的数组10为：’,arr10) print(‘创建的矩阵为：’,np.bmat(‘arr9 arr10; arr9 arr10’))

矩阵运算

创建矩阵 matr3 = np.mat(‘1 2 3 ;4 5 6;7 8 9’) print(‘创建的矩阵为：’,matr3)

矩阵与数相乘 matr4 = matr3 * 3 print(‘创建的矩阵为：’,matr4)

矩阵相加 print(‘矩阵相加结果为：’,matr3+matr4)

矩阵相减 print(‘矩阵相减的结果为：’,matr3-matr4)

矩阵相乘 print(‘矩阵相乘的结果为：’,matr3*matr4) print(‘矩阵对应元素相乘结果为：’,np.multiply(matr3,matr4)) ‘’‘查看矩阵属性’’’

转置 print(‘矩阵转置结果为：’,matr3.T)

共轭转置（实数的共轭就是其本身） print(‘矩阵的共轭转置为：’,matr3.H)

逆矩阵 print(‘矩阵的逆矩阵的结果为：’,matr3.I)

返回二维数组的视图 print(‘矩阵的二维数组结果为：’,matr3.A)

数组的四则运算

x = np.array([1,2,3]) y = np.array([4,5,6])

数组相加 print(‘数组相加的结果为：’,x + y)

数组相减 print(‘数组相减的结果为：’,x - y)

数组相乘 print(‘数组相乘的结果为：’,x * y)

数组相除 print(‘数组相除的结果为：’,x / y)

数组幂运算 print(‘数组幂运算结果为：’,x ** y)

‘数组的比较运算

x = np.array([1,3,5]) y = np.array([2,3,4]) print(‘数组的比较结果为：’,x < y) print(‘数字的比较结果为：’,x > y)