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    Python基础之numpy库的使用

    作者:省级干饭王 时间:2021-06-12 17:46

    numpy库概述

    numpy库处理的最基础数据类型是由同种元素构成的多维数组,简称为“数组”

    数组的特点

    • 数组中所有元素的类型必须相同
    • 数组中元素可以用整数索引
    • 序号从0开始

    ndarray类型的维度叫做轴,轴的个数叫做秩

    numpy库的解析

    由于numpy库中函数较多而且容易与常用命名混淆,建议采用如下方法引用numpy库

    import numpy as np

    numpy库中常用的创建数组函数

    函数 描述
    np.array([x,y,z],dtype=int) 从Python列表和元组中创建数组
    np.arange(x,y,i) 创建一个由x到y,以i为步长的数组
    np.linspace(x,y,n) 创建一个由x到y,等分成n个元素的数组
    np.indices((m,n)) 创建一个m行n列的矩阵
    np.random.rand(m,n) 创建一个m行n列的随机数组
    np.ones((m,n),dtype) 创建一个m行n列全1的数组,dtype是数据类型
    np.empty((m,n),dtype) 创建一个m行n列全0的数组,dtype是数据类型
    import numpy as np
    a1 = np.array([1,2,3,4,5,6])
    a2 = np.arange(1,10,3)
    a3 = np.linspace(1,10,3)
    a4 = np.indices((3,4))
    a5 = np.random.rand(3,4)
    a6 = np.ones((3,4),int)
    a7 = np.empty((3,4),int)
    print(a1)
    print("===========================================================")
    print(a2)
    print("===========================================================")
    print(a3)
    print("===========================================================")
    print(a4)
    print("===========================================================")
    print(a5)
    print("===========================================================")
    print(a6)
    print("===========================================================")
    print(a7)
    =================================================================================
    [1 2 3 4 5 6]
    ===========================================================
    [1 4 7]
    ===========================================================
    [ 1.   5.5 10. ]
    ===========================================================
    [[[0 0 0 0]
      [1 1 1 1]
      [2 2 2 2]]
    
     [[0 1 2 3]
      [0 1 2 3]
      [0 1 2 3]]]
    ===========================================================
    [[0.00948155 0.7145306  0.50490391 0.69827703]
     [0.18164292 0.78440752 0.75091258 0.31184394]
     [0.17199081 0.3789     0.69886588 0.0476422 ]]
    ===========================================================
    [[1 1 1 1]
     [1 1 1 1]
     [1 1 1 1]]
    ===========================================================
    [[0 0 0 0]
     [0 0 0 0]
     [0 0 0 0]]
    

    在建立一个简单的数组后,可以查看数组的属性

    属性 描述
    ndarray.ndim 数组轴的个数,也被称为秩
    ndarray.shape 数组在每个维度上大小的整数元组
    ndarray.size 数组元素的总个数
    ndarray.dtype 数组元素的数据类型,dtype类型可以用于创建数组
    ndarray.itemsize 数组中每个元素的字节大小
    ndarray.data 包含实际数组元素的缓冲区地址
    ndarray.flat 数组元素的迭代器
    import numpy as np
    a6 = np.ones((3,4),int)
    print(a6)
    print("=========================================")
    print(a6.ndim)
    print("=========================================")
    print(a6.shape)
    print("=========================================")
    print(a6.size)
    print("=========================================")
    print(a6.dtype)
    print("=========================================")
    print(a6.itemsize)
    print("=========================================")
    print(a6.data)
    print("=========================================")
    print(a6.flat)
    =================================================================================
    [[1 1 1 1]
     [1 1 1 1]
     [1 1 1 1]]
    =========================================
    2
    =========================================
    (3, 4)
    =========================================
    12
    =========================================
    int32
    =========================================
    4
    =========================================
    <memory at 0x0000020D79545908>
    =========================================
    <numpy.flatiter object at 0x0000020D103B1180>
    

    数组在numpy中被当做对象,可以采用< a >.< b >()方式调用一些方法。

    ndarray类的形态操作方法

    方法 描述
    ndarray.reshape(n,m) 不改变数组ndarray,返回一个维度为(n,m)的数组
    ndarray.resize(new_shape) 与reshape()作用相同,直接修改数组ndarray
    ndarray.swapaxes(ax1,ax2) 将数组n个维度中任意两个维度进行调换
    ndarray.flatten() 对数组进行降维,返回一个折叠后的一维数组
    ndarray.ravel() 作用同np.flatten(),但返回的是一个视图

    ndarray类的索引和切片方法

    方法 描述
    x[i] 索引第i个元素
    x[-i] 从后向前索引第i个元素
    x[n:m] 默认步长为1,从前向后索引,不包含m
    x[-m:-n] 默认步长为1,从前向后索引,结束位置为n
    x[n: m :i] 指定i步长的由n到m的索引

    除了ndarray类型方法外,numpy库提供了一匹运算函数

    函数 描述
    np.add(x1,x2[,y]) y = x1 + x2
    np.subtract(x1,x2[,y]) y = x1 -x2
    np.multiply(x1,x2[,y]) y = x1 * x2
    np.divide(x1,x2[,y]) y = x1 /x2
    np floor_divide(x1,x2[,y]) y = x1 // x2
    np.negative(x[,y]) y = -x
    np.power(x1,x2[,y]) y = x1 ** x2
    np.remainder(x1,x2[,y]) y = x1 % x2

    numpy库的比较运算函数

    函数 符号描述
    np.equal(x1,x2[,y]) y = x1 == x2
    np.not_equal(x1,x2[,y]) y = x1 != x2
    np.less(x1,x2,[,y]) y = x1 < x2
    np.less_equal(x1,x2,[,y]) y = x1 < = x2
    np.greater(x1,x2,[,y]) y = x1 > x2
    np.greater_equal(x1,x2,[,y]) y >= x1 >= x2
    np.where(condition[x,y]) 根据条件判断是输出x还是y

    numpy库的其他运算函数

    函数 描述
    np.abs(x) 计算济源元素的整形、浮点、或复数的绝对值
    np.sqrt(x) 计算每个元素的平方根
    np.squre(x) 计算每个元素的平方
    np.sign(x) 计算每个元素的符号1(+),0,-1(-)
    np.ceil(x) 计算大于或等于每个元素的最小值
    np.floor(x) 计算小于或等于每个元素的最大值
    np.rint(x[,out]) 圆整,取每个元素为最近的整数,保留数据类型
    np.exp(x[,out]) 计算每个元素的指数值
    np.log(x),np.log10(x),np.log2(x) 计算自然对数(e),基于10,,2的对数,log(1+x)
    js
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