Numpy库笔记

Numpy库

NumPy 是一个运行速度非常快的数学库,主要用于数组计算,包含:

  • 一个强大的N维数组对象 ndarray

  • 广播功能函数

  • 整合 C/C++/Fortran 代码的工具

  • 线性代数、傅里叶变换、随机数生成等功能


安装Numpy库

pip install numpy

引用Numpy库

import numpy as np

##Numpy的数据结构##
n维数组对象:ndarray(所有元素的数据类型必须一致,提高数据处理效率)

数据的维度

  • 维度:一组数据的组织形式

  • N维数组的维度叫轴(axis),轴的个数叫秩(rank)

  • 一维数据 :列表,数组,集合等

  • 二维数据:由多个一维数据构成,是一维数据的组合形式(表格)

  • 多维数据:由一维和二维数据在新维度上扩展形成

  • 高维数据:仅利用最基本的二元关系展示数据间的复杂结构(键值对)

  • 数组与列表的区别:

  • 列表:数据类型可以不同

  • 数组:数据类型相同 (也可不同,最好不要!)


ndarray对象的属性

  • .ndim : 秩,即轴的数量或维度的数量
  • .shape: ndarray对象的尺度,对于矩阵,n行m列
  • .size : ndarray对象元素的个数,相当于.shape中n*m的值
  • .dtype : ndarray对象的元素类型
  • .itemsize : ndarray对象中每个元素的大小,以字节为单位

查看相关属性

print(array)
print('number of dim:',array.ndim)
print('shape:',array.shape)
print('size',array.size)

运行效果

Numpy库笔记_第1张图片


ndarray的元素类型

  • boll: 布尔类型,True or False
  • intc: 与C语言中的int类型一致,一般为int32 or int64
  • intp: 用于索引的整数,与C语言中ssize_t一致, int32 or int64
  • int8 : 字节长度的整数,取值:[-128,127]
  • int16: 16字节长度的整数,取值:[-32768,32767]
  • int32: 32字节长度的整数,取值:[-2^31, 2^31 -1]
  • int64: 64字节长度的整数,取值:[-2^63, 2^63 -1]
  • uint8 : 8位无符号整数,取值:[0,255]
  • uint16 : 16位无符号整数,取值: [0,65535]
  • uint32 : 32位无符号整数,取值: [0,2^32 -1]
  • uint64 : 64位无符号整数,取值:[0,2^64 -1]
  • float16 : 16位半精度浮点数,1位符号位,5位指数,10位尾数
  • float32 : 32位半精度浮点数,1位符号位,8位指数,23位尾数
  • float64 : 64位半精度浮点数,1位符号位,11位指数,52位尾数
  • complex64 : 复数类型,实部和虚部都是32位浮点数
  • complex128 : 复数类型,实部和虚部都是64位浮点数

ndarray数组的创建方法

从python中的列表、元组等类型创建ndarray数组

x = np,array(list/tuple)

x = np.array(list/tuple,dtype=np.float32)
  • 当np.array不指定dtype时NumPy将根据数据情况关联一个dtype类型

###使用Numpy中函数创建ndarray数组###

np.arange(n) :	#返回ndarray类型,元素从0到n-1
np.ones((m,n),dtype):	 #根据shape生成一个全1的数组,shape是元组类型
np.zeros((m,n),dtype):	 #根据shape生成一个全0的数组,shape是元组类型
np.full(shape,val): 	#根据shape生成一个数组,每个元素值都是val
np.eye(n) :	 #创建一个正方的n*n单位矩阵,对角线为1,其余为0
np.ones_like(a) :    #根据数组a的形状生成一个全1数组
np.zeros_like(a) :   #根据数组a的形状生成一个全0数组
np.full_like(a,val) :   #根据数组a的形状生成一个数组,每个元素值都是val
np.linspace(起始值,结束值,元素个数,endpoint= T or F ) :   #根据起止数据等间距地填充数据,形成数组   endpoint表示结束值是否为最后一个元素
np.concatenate() :  将两个或多个数组合并成一个新的数组
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.random.randn(m,n) :	#创建一个m行n列的随机数组
np.random.rand()		#产生0-1均匀分布的随机数数组

np.random.randn()	#产生0-1标准正态分布的随机数数组

np.random.randint(low[,high,shape])	#根据shape创建随机整数数组,范围[low,high)

np.random.seed(s) 	#随机数种子,s为给定的种子值

ndarray数组的的维度变换

  • .reshape(shape) : 不改变数组元素,返回一个shape形状的数组,原数组不变
  • .resize(shape) : 与.reshape()功能一致,但修改原数组
  • .swapaxes(ax1,ax2) : 将数组n个维度中的两个维度进行调换
  • .flatten() : 对数组进行降维,返回折叠后的一堆数组,原数组不变

ndarray数组的类型变换

new_a = a.astype(new_type )

ndarray数组向列表的转换

ls = a.tolist()

数组的索引和切片

  • 一维数组

    a = np.array([1,2,3,4,5,6,7])
    a[2]
    out: 3
    
    a[1:4:2]
    out: array[2,4]
    
  • 多维数组

    a = array([[[0 ,1 ,2 ,3 ],
      	    [4, 5, 6, 7],
      	    [8, 9, 10 ,11]],
      		
      	    [[12 ,13 ,14 ,15 ],
      	    [16, 17, 18, 19],
      	    [20, 21, 22 ,23]]])
    a[1,2,3]
    out: 23
    
    a[0,1,2]
    out:6
    
    a[-1,-2,-3]
    out:17
    
    a[:,1,-3]
    out: array([5,17])
    
    a[:,1:3,:]
    out: array([[[4 ,5 , 6, 7],
                    [8, 9, 10 ,11]],
    
                    [16 ,17, 18, 19],
                    [20, 21, 22, 23]]])
    
    a[ : , : , : : 2]
    out: array([[[ 0 , 2],
      	         [ 4 , 6],
      	         [ 8 ,10]],
    
      	         [[12, 14],
      	         [16, 18],
      	         [20,22]]])
    
  • 还可按条件进行切片

     a[条件] 
    

数组与标量之间的运算

  • 数组与标量之间的运算作用于数组的每一个元素

NumPy一元函数

对ndarray中的数据执行元素级运算的函数

 np.abs(x) np.fabs(x):	 	#计算数组各元素的绝对值
 np.sqrt(x) :	#计算数组各元素的平方根
 np.square(x) :	#计算数组各元素的平方
 np.log(x) np.log10(x) np.log2(x) :	#计算数组各元素的自然对数、10底对数和2底对数
 np.ceil(x) np.floor(x) :	#计算数组各元素的ceiling值or floor值
 np.rint(x) :	#计算各元素的四舍五入值
 np.modf(x) :	#将数组各元素的小数和整数部分以两个独立数组形式返回
 np.cos(x)  np.cosh(x) :	#计算各元素的普通型和双曲型三角函数
 np.sin(x)  np.sinh(x) :	#计算各元素的普通型和双曲型三角函数
 np.tan(x)  np.tanh(x) :	#计算各元素的普通型和双曲型三角函数
 np.exp(x) :		#计算数组各元素的指数值
 np.sign(x) :  #计算数组各元素的符号值

NumPy二元函数

+-*/**	#两个数组各元素进行对应运算
np.maximum(x,y) np.fmax()
np.minimum(x,y) np.fmin()		#元素级的最大值最小值计算
np.mod(x,y)		元素级的模运算
np.copysign(x,y)		将数组y中各元素值的符号赋值给数组x对应的元素
<>>=<= == !=		#算术比较,产生布尔型数组

从外部数据源读入数据生成数组

###从csv文件读入与数据###
import numpy as np
c = np.loadtxt(‘name’, dtype=’ ‘,
delimiter=’,’,usecols= ,skiprows= ,unpack= )

  • fname是文件名,数据类型为字符串str;

  • dtype是数据类型

  • delimiter是分隔符,数据类型为字符串str;

  • usecols是读取的列数,数据类型为元组tuple,其中元素个数有多少个,则选出多少列;

  • skiprows是需要跳过的行数

  • unpack是是否解包,数据类型为布尔bool,默认为False

’ ‘,
delimiter=’,’,usecols= ,skiprows= ,unpack= )

  • fname是文件名,数据类型为字符串str;

  • dtype是数据类型

  • delimiter是分隔符,数据类型为字符串str;

  • usecols是读取的列数,数据类型为元组tuple,其中元素个数有多少个,则选出多少列;

  • skiprows是需要跳过的行数

  • unpack是是否解包,数据类型为布尔bool,默认为False

你可能感兴趣的:(Numpy库笔记)