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Python学习之numpy的使用

张伟江2019-08-05 14:25Python39人已围观

简介NumPy(Numerical Python) 是 Python 语言的一个扩展程序库,支持大量的维度数组与矩阵运算,此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。

numpy是什么?

NumPy(Numerical Python) 是 Python 语言的一个扩展程序库,支持大量的维度数组与矩阵运算,此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。

numpy应用

NumPy 通常与 SciPy(Scientific Python)和 Matplotlib(绘图库)一起使用, 这种组合广泛用于替代 MatLab,是一个强大的科学计算环境,有助于我们通过 Python 学习数据科学或者机器学习。
SciPy 是一个开源的 Python 算法库和数学工具包。
SciPy 包含的模块有最优化、线性代数、积分、插值、特殊函数、快速傅里叶变换、信号处理和图像处理、常微分方程求解和其他科学与工程中常用的计算。
Matplotlib 是 Python 编程语言及其数值数学扩展包 NumPy 的可视化操作界面。它为利用通用的图形用户界面工具包,如 Tkinter, wxPython, Qt 或 GTK+ 向应用程序嵌入式绘图提供了应用程序接口(API)。

numpy安装

NumPy(Numerical Python) 是 Python 语言的一个扩展程序库,支持大量的维度数组与矩阵运算,此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。

windos下安装

python -m pip install --user numpy scipy matplotlib ipython jupyter pandas sympy nose
--user 选项可以设置只安装在当前的用户下,而不是写入到系统目录。

②CentOS/Fedora下安装

sudo dnf install numpy scipy python-matplotlib ipython python-pandas sympy python-nose atlas-devel
mac下安装

Mac 系统的 Homebrew 不包含 NumPy 或其他一些科学计算包,所以可以使用以下方式来安装:

python -m pip install numpy scipy matplotlib


Numpy Ndarray对象

NumPy 最重要的一个特点是其 N 维数组对象 ndarray,它是一系列同类型数据的集合,以 0 下标为开始进行集合中元素的索引。


创建一个 ndarray 只需调用 NumPy 的 array 函数即可:

numpy.array(object, dtype = None, copy = True, order = None, subok = False, ndmin = 0)

参数说明:

名称描述
object数组或嵌套的数列
dtype数组元素的数据类型,可选
copy对象是否需要复制,可选
order创建数组的样式,C为行方向,F为列方向,A为任意方向(默认)
subok默认返回一个与基类类型一致的数组
ndmin指定生成数组的最小维度


实例 1

# 多于一个维度 import numpy as np a = np.array([[1, 2], [3, 4]]) print (a)

Numpy数据类型

 

numpy 支持的数据类型比 Python 内置的类型要多很多,基本上可以和 C 语言的数据类型对应上,其中部分类型对应为 Python 内置的类型。下表列举了常用 NumPy 基本类型。

名称描述
bool_布尔型数据类型(True 或者 False)
int_默认的整数类型(类似于 C 语言中的 long,int32 或 int64)
intc与 C 的 int 类型一样,一般是 int32 或 int 64
intp用于索引的整数类型(类似于 C 的 ssize_t,一般情况下仍然是 int32 或 int64)
int8字节(-128 to 127)
int16整数(-32768 to 32767)
int32整数(-2147483648 to 2147483647)
int64整数(-9223372036854775808 to 9223372036854775807)
uint8无符号整数(0 to 255)
uint16无符号整数(0 to 65535)
uint32无符号整数(0 to 4294967295)
uint64无符号整数(0 to 18446744073709551615)
float_float64 类型的简写
float16半精度浮点数,包括:1 个符号位,5 个指数位,10 个尾数位
float32单精度浮点数,包括:1 个符号位,8 个指数位,23 个尾数位
float64双精度浮点数,包括:1 个符号位,11 个指数位,52 个尾数位
complex_complex128 类型的简写,即 128 位复数
complex64复数,表示双 32 位浮点数(实数部分和虚数部分)
complex128复数,表示双 64 位浮点数(实数部分和虚数部分)

numpy 的数值类型实际上是 dtype 对象的实例,并对应唯一的字符,包括 np.bool_,np.int32,np.float32,等等。


实例 1

import numpy as np # 使用标量类型 dt = np.dtype(np.int32) print(dt)

输出结果为:

int32



Numpy数组属性


NumPy 数组的维数称为秩(rank),一维数组的秩为 1,二维数组的秩为 2,以此类推。

在 NumPy中,每一个线性的数组称为是一个轴(axis),也就是维度(dimensions)。比如说,二维数组相当于是两个一维数组,其中第一个一维数组中每个元素又是一个一维数组。所以一维数组就是 NumPy 中的轴(axis),第一个轴相当于是底层数组,第二个轴是底层数组里的数组。而轴的数量——秩,就是数组的维数。

很多时候可以声明 axis。axis=0,表示沿着第 0 轴进行操作,即对每一列进行操作;axis=1,表示沿着第1轴进行操作,即对每一行进行操作。

NumPy 的数组中比较重要 ndarray 对象属性有:

属性说明
ndarray.ndim秩,即轴的数量或维度的数量
ndarray.shape数组的维度,对于矩阵,n 行 m 列
ndarray.size数组元素的总个数,相当于 .shape 中 n*m 的值
ndarray.dtypendarray 对象的元素类型
ndarray.itemsizendarray 对象中每个元素的大小,以字节为单位
ndarray.flagsndarray 对象的内存信息
ndarray.realndarray元素的实部
ndarray.imagndarray 元素的虚部
ndarray.data包含实际数组元素的缓冲区,由于一般通过数组的索引获取元素,所以通常不需要使用这个属性。

ndarray.ndim

ndarray.ndim 用于返回数组的维数,等于秩。

实例

import numpy as np a = np.arange(24) print (a.ndim) # a 现只有一个维度 # 现在调整其大小 b = a.reshape(2,4,3) # b 现在拥有三个维度 print (b.ndim)

输出结果为:

1 3

ndarray.shape

ndarray.shape 表示数组的维度,返回一个元组,这个元组的长度就是维度的数目,即 ndim 属性(秩)。比如,一个二维数组,其维度表示"行数"和"列数"。

ndarray.shape 也可以用于调整数组大小。

实例

import numpy as np a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]]) print (a.shape)

输出结果为:

(2, 3)

调整数组大小。

实例

import numpy as np a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]]) a.shape = (3,2) print (a)

输出结果为:

[[1 2] [3 4] [5 6]]




- END -

python   numpy  
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