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数值计算库numpy

时间:2020-06-16 13:14:02      阅读:121      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:pen   cal   方法   flat   最大值   运算符   body   type   画布   

1.初识numpy

技术图片
‘‘‘
ndarray:
    N维数组类型ndarray,它描述了相同类型的“items”集合
‘‘‘

import numpy

# 存储数据
score = numpy.array([
    [80,89,86,67,79],
    [78,97,89,67,81],
    [90,94,90,67,69],
    [91,91,90,67,69],
    [76,87,75,67,86],
    [70,79,84,67,84],
    [94,92,93,67,64],
    [86,85,83,67,80]
])
print(score,"\n",type(score))
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2.ndarray与python原生list对比

技术图片
import numpy
import time
import random

a = []
for i in range(100000000):
    a.append(random.random())
t1 = time.time()
sum1 = sum(a)
t2 = time.time()


b = numpy.array(a)
t4 = time.time()
# numpy求和
sum3 = numpy.sum(b)
t5 = time.time()
print(t2-t1,t5-t4)
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3.ndarray的优势

ndarray的优势
1.存储风格
ndarray - 相同类型 - 通用性差 顺序存储
list - 不同类型 - 通用性强 链式存储
2.并行化计算
ndarray支持向量化运算
3.底层语言
Numpy底层使用C语言编写,内部接触了GIL(全局解释器锁),可支持多处理机,
其对数据的操作速度不受Python解释器的限制,效率远高于纯Python代码

 

4.ndarray的属性

技术图片
import numpy

# ndarray的属性

score = numpy.array([
    [80,89,86,67,79],
    [78,97,89,67,81],
    [90,94,90,67,69],
    [91,91,90,67,69],
    [76,87,75,67,86],
    [70,79,84,67,84],
    [94,92,93,67,64],
    [86,85,83,67,80]
])
# 数组的行列   (8, 5)
print(score.shape)

# 数组的维度
print(score.ndim)

# 数组的元素个数
print(score.size)

# 数组的类型  int32
print(score.dtype)

# 数组中每个元素所占的字节数 4
print(score.itemsize)

# 数组中各元素的虚部
print(score.imag)
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5.ndarray的形状

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
技术图片
import numpy as np

# ndarray的形状

a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]])
b = np.array([1,2,3,4])
c = np.array([
    [
        [1,2,3],
        [4,5,6]
    ],
    [
        [1,2,3],
        [4,5,6]
    ]
])

# (2, 3) (4,) (2, 2, 3)
print(a.shape,b.shape,c.shape)
# int32
print(a.dtype)

data = np.array([1.1,2.2,3.3])
# float64
print(data.dtype)

# 创建时可以指定数据类型
data = np.array([1.1,2.2,3.3],dtype="float32")
print(data.dtype)


# 基本不用于字符串的运算
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6.生成数组的方法及操作

技术图片
import numpy as np

# 生成0和1的数组
# res = np.zeros((3,4))
# print(res)
#
# res = np.ones((3,4),dtype="float32")
# print(res)

# 从现有数组中生成
# score = np.array([
#     [80,89,86,67,79],
#     [78,97,89,67,81],
#     [90,94,90,67,69],
#     [91,91,90,67,69],
#     [76,87,75,67,86],
#     [70,79,84,67,84],
#     [94,92,93,67,64],
#     [86,85,83,67,80]
# ])
# data1 = np.array(score)
# print(data1)
# data2 = np.asarray(score)
# print(data2)
# data3 = np.copy(score)
# print(data3)
#
# score[3,1] = 0
# print(data1)
# print(data2)
# print(data3)
‘‘‘
结论:
    只有asarray进行了浅拷贝,其余都为深拷贝
‘‘‘


# 生成固定范围的数组
data4 = np.linspace(0,10,11,dtype="float64")  # 生成[0,10]范围内等距的11个数
print(data4)

data5 = np.arange(0,10,2,dtype="float64")  # 生成[0,10)范围,以2为步长的数
print(data5)



# 生成随机数组
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7.生成指定分布的随机数

技术图片
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
data1 = np.random.uniform(-1,1,(3,3)) # 从[-1,1) 中生成均匀分布的数

# # 1.创建画布
# plt.figure(figsize=(20,8),dpi=50)
# # 2.绘制直方图
# plt.hist(data1,100)
# # 3.显示图像
# plt.show()

data2 = np.random.normal(1.75,0.2,10000)  # 生成(u=1.75,sigma=0.2)的10000个正态分布数
# # 1.创建画布
# plt.figure(figsize=(20,8),dpi=50)
# # 2.绘制直方图
# plt.hist(data2,100)
# # 3.显示图像
# plt.show()
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8.切片索引与形状的修改

技术图片
import numpy as np
stock_change = np.random.normal(0,1,(8,10))
# print(stock_change)
# # 获取指定的数据 左闭右开
# print(stock_change[0,0:3])
# print(stock_change[0,])
# print(stock_change[0,0:8:2])
#
# c = np.array([
#     [
#         [1,2,3],
#         [4,5,6]
#     ],
#     [
#         [1,2,3],
#         [4,5,6]
#     ]
# ])
# print(c[1,0,0:2])
# c[1,0,0] = 1000
# print(c[1,0,0:2])

# 形状修改
# res = stock_change.reshape((10,8))  # 只是对数据按顺序重新分割,返回新的
# print(res)
# stock_change.resize()               # 修改原始的数据,也只是对数据按顺序重新分割
# print(stock_change)

# print(stock_change.T)               # 矩阵的转置


# 类型的修改
# res = stock_change.astype("int64")
# print(res)

# print(stock_change.tostring())


# 数组的去重

temp = np.array([[1,2,3,4],[3,4,5,6]])
res = np.unique(temp)
print(res)

# 把多为数组拆成一维数组
res = temp.flatten()
print(res)
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9.ndarray运算——逻辑运算

技术图片
import numpy as np
# stock_change = np.random.normal(0,1,(4,4))
# print(stock_change)
# # 找绝对值大于0.5的
# print(stock_change.__abs__()>0.5)
# # 输出绝对值大于0.5的位置
# print(stock_change[stock_change.__abs__()>0.5])
# # 把绝对值大于0.5的改为0
# stock_change[stock_change.__abs__()>0.5] = 0
# print(stock_change)

‘‘‘
通用判断函数:
    np.all(一组布尔值)  只要有一个False就返回False
    np.any(一组布尔值)  只要有一个True就返回True
‘‘‘

# 三元运算符 np.where(布尔值,True时置的值,False置的值)

# 逻辑运算
# data = np.array([[0,0.5,1],[2,0,0.6],[0.7,0.4,0.8]])
# print(data)
# res = np.logical_and(data>0.5,data<1)
# print(res)
# res = np.logical_not(data>=0.5)
# print(res)
# res = np.logical_or(data<0.5,data>1)
# print(res)
# res = np.logical_xor(data,0)
# print(res)
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10.ndarray运算——统计运算

技术图片
‘‘‘
常用的统计函数:
    max,min,sum,prod(计算所有元素的积),std,var,
    mean(均值),median(中位数)
‘‘‘

import numpy as np
data = np.array([[0,0.5,1],[2,0,0.6],[0.7,0.4,0.8]])
# 按列求最大值
print(data.max(axis=0))
# 按行求最大值
print(data.max(axis=1))


# 返回最大值,最小值所在的位置
‘‘‘
np.argmax(temp,axis=)
np.argmin(temp,axis=)
‘‘‘

print(np.argmax(data,axis=0))
print(np.argmax(data,axis=1))
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11.数组间运算

技术图片
import numpy as np

# 数组与数的运算
arr = np.array([[0,0.5,1],[2,0,0.6],[0.7,0.4,0.8]])
# print(arr + 1)
# print(arr - 1)
# print(arr * 2)
# print(arr / 2)



# 数组与数组的运算
‘‘‘
满足一下条件之一:
    1.维度相同
    2.shape中对应的一个地方为1
例如:
    256 256 3
            3
    256 256 3
    
    
    9 1 7 1
      8 1 5
    9 8 7 5
    
    5 4
      1
    5 4
    
    15 3 5
    15 1 1
    15 3 5 
    
    以上的都可以进行运算 
‘‘‘
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12.矩阵运算

技术图片
import numpy as np

‘‘‘
两种存储矩阵的方法
    1.ndarray 二维数组
        矩阵乘法:np.matmul
                np.dot
                @
    2.matrix数据结构
        矩阵乘法:直接相乘
‘‘‘

data = np.array([
    [80,86],
    [82,80],
    [85,78],
    [90,90],
    [86,82],
    [82,90],
    [78,80],
    [92,94]
])
# print(type(data))
data_mat = np.mat([
    [80,86],
    [82,80],
    [85,78],
    [90,90],
    [86,82],
    [82,90],
    [78,80],
    [92,94]
])
# print(type(data_mat))

‘‘‘
运算规则
形状  (m,n)*(n,l) = (m,l)
‘‘‘

weight = np.array([[0.3],[0.7]])
weight_mat = np.mat(weight)
# print(np.matmul(data,weight))
# print(np.dot(data,weight))
# print(data_mat*weight_mat)
print(data@weight)
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13.数组的合并与分割

技术图片
import numpy as np
# a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]])
# b = np.array([[7,8,9],[10,11,12]])
# # 水平拼接
# print(np.hstack((a,b)))
# print(np.concatenate((a,b),axis=1))
# # 垂直拼接
# print(np.vstack((a,b)))
# print(np.concatenate((a,b),axis=0))


a = np.array([[1,2],[3,4]])
b = np.array([[5,6]])
print(np.concatenate((a,b),axis=0))
print(np.concatenate((a,b.T),axis=1))



# 矩阵分割


x = np.arange(8)
# 分成4份,必须是可分的
# [array([0, 1]), array([2, 3]), array([4, 5]), array([6, 7])]
print(np.split(x,4))

# 分到指定下标前面的部分
# [array([0]), array([1]), array([2]), array([3, 4, 5, 6, 7]), array([], dtype=int32)]
print(np.split(x,[1,2,3,20]))
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数值计算库numpy

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原文地址:https://www.cnblogs.com/yuyunjie/p/13137528.html

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