Numpy知识点总结

Numpy知识点总结

  • Numpy简介
  • Numpy的数据结构:ndarray
    • ndarray介绍
  • Numpy的基本操作
  • Numpy的数组切片
  • Numpy改变维度
  • 数组的组合与拆分
  • numpy数组对象转python列表对象

Numpy简介

官方参考文档链接: (https://docs.scipy.org/doc/numpy-dev/user/index.html)
Numpy:Numerical Python ,即数值Python包,是Python进行科学计算一个基础包。包括:

  • 一个具有矢量运算和复杂广播能力的快速且节省空间的多维数组,称为ndarray(N-dimensional array object);
  • 用于对数组数据进行快速运算的标准科学函数,ufunc(unviersal function object);
  • 用于整合c/c++和fortran代码的工具包;
  • 实用的线性代数,博里叶变换和随机数生成函数。numpy和稀疏矩阵运算包scipy配合使用更加方便。

Numpy的数据结构:ndarray

ndarray介绍

  1. ndarry:N维数组
  2. 一种相同类型元素组成的多维数组,元素数量是事先指定好的。
  3. 元素的数据类型由dtype(data-type)对象来指定,每个ndarry只有一种dtype。
  4. 大小固定,创建好数组时一旦指定好大小,就不会再发生改变。

Numpy的基本操作

  1. array函数接收一个普通的python序列,转成ndarry
#导入numpy包
import numpy as np
#创建一个二维数组
narr = np.array([[1,2,3,4],[5,6,7,8]])
#查看数组的维度(打印结果2)
narr.ndim
#查看数组深度和维度打印结果(2L,4L)
narr.shape
#查看数组的数据类型,返回结果(dtype('int32'))
narr.dtype

#|代表分割,4代表保留4位。打印结果array(['aaaa','java','pyth'])
np.array(['aaaaa','java','python'],dtype='|s4')
#数组中的数据类型转换,指定为int类型,即使数组中元素为字符串也会自动转换为int。打印结果array([1,2,3])
np.array(['1','2','3'],dtype='int')
#查看数组中的元素个数,返回结果8.
narr.size
  1. 利用shape查看复杂维度的数组。
np.array([
    [
        [1,2,3,4],
        [5,6,7,8]
    ],
    [
        [3,4,5,6],
        [2,2,2,2]
    ]
])
print(arr.shape)  #打印结果(2,2,4) shape 打印结果对应每个维度的深度值,有三个维度,分别对应2,2,4的深度值
print(arr[1,0,1]) #打印结果4 
  1. ndarry的常见创建方式

zeros函数创建指定长度或形状的全0函数

np.zeros((3,4),np.int)
打印结果:
array([[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0],
[0, 0, 0, 0]])

ones函数创建指定长度或形状的全1数组,同上,填充值为1的数组

empty函数创建一个没有任何具体值的数组(准确的说是一些未初始化的随机值)

  1. range()py.arange
  • range()返回的是range object,而np.nrange()返回的是numpy.adarray()
    • 两者都是均匀地(evenly)等分区间;
    • range尽可用于迭代,而np.arange作用远不止于此,它是一个序列,可被当做向量使用。
  • range()不支持步长为小数,np.arange()支持步长为小数
  • 两者都可用于迭代
  • 两者都有三个参数,以第一个参数为起点,第三个参数为步长,截止到第二个参数之前的不包括第二个参数的数据序列
    某种意义上,和STL中由迭代器组成的区间是一样的,即左闭右开的区间。[first, last)或者不加严谨地写作[first:step:last)
  1. np.linspace() 生成等差数列
  • 第一个参数值代表起始位置,第二个参数值代表结束位置,第三个参数值代表元素个数

np.linspace(2,19,3)
运行结果:array([ 2. , 10.5, 19. ])

  1. np.logspace() 生成10的幂形式的等比例数列
  • 第一个参数代表10的开始次方,第二个参数代表10的结束次方,第三个参数代表生成的元素个数。

np.logspace(2,10,3)
输出结果:array([1.e+02, 1.e+06, 1.e+10]) #1.e是科学计数法,代表10的次方

  1. np.reshape()维度转化

np.arange(1,9).reshape((2,4)) #将[1,2,3,4,5,6,7,8]转为一个二个维度的数组
输出array([[1, 2, 3, 4],[5, 6, 7, 8]])
np.arange(1,9).reshape((2,2,2)) #转化成一个三个维度的数组

  1. 生成随机数组

np.random.random((2,3,4)) #生成0-1之间的随机数组

  1. ==arr.astype()==对数组数据类型进行转换

arr = np.array([1,2,3,4])
arr.astype(‘float’) #转换数组里的数据为float类型
arr.dtype #查看数组数据类型

  • 常见的数据类型
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)
  • 一些类型的缩写
名称 描述
b 布尔型
i (有符号) 整型
u 无符号整型 integer
f 浮点型
c 复数浮点型
m timedelta(时间间隔)
M datetime(日期时间)
O (Python) 对象
S, a (byte-)字符串
U Unicode
V 原始数据 (void)
  1. 矩阵相乘和矩阵积

在numpy中矩阵可以直接做加减乘除运算
arr1 = np.array([1,2,3,4])
arr2 = np.array([2,3,4,5])
arr1*arr2则为对位相乘

矩阵积np.dot(a, b)
a = np.array([[1,2],[3,4],[11,12]])
b = np.array([[5,6,13],[7,8,14]])
np.dot(a,b)
输出结果:array([[ 19, 22, 41],
[ 43, 50, 95],
[139, 162, 311]])
解释:例如
[
[a1,b1,c1],
[d1,e1,f1]
]

[
[a2,b2],
[d2,e2],
[f2,g2]
]
做点积运算则:
[
[a1a2+b1 * d2+c1 f2,a1b2+b1e2+c1f2],
[d1
a2+e1d2+f1f2 , d1b2+e1e2+f1*g2]
]

Numpy的数组切片

  1. 数组的选取规则 数组对象[起始位置:终止位置:位置步长]
项目 含义
a[1:10:1] 代表选取一维数组从1开始的下一位数,选到第10位,步长为1(注意:左开右闭,选不到1能选到10)
a[::3] 代表起始和结束位不指定,步长为3
a[2:5] 一个:代表从第二位选到第五位
a[::-1] 代表逆序输出
a[0] 等价于 a[0,:,:]同时等价于a[0,...]如果大于三个维度不想写太多:后面的可以直接用...代替
a[::3,::3,::3] 代表第一个维度步长为3,第二个第三个维度步长为3

注:多个维度选择每个维度同上面的选择规则

   arr = np.arange(1,10).reshape(3,3)
   array([[1, 2, 3],
      [4, 5, 6],
      [7, 8, 9]])
   
   1.arr[::1,::2]  # ::1代表第一个维度的选择规则,::2代表第二个维度的选择规则即步长为2开始结束任意
   输出:
   array([[1, 3],
      [4, 6],
      [7, 9]])

Numpy改变维度

numpy改变维度通常有三种方式:

  1. 视图变维–>返回一个具有新维度的新数组对象–>数据共享 (reshape/ravel arr.transpose():行列转换)

arr.reshape(2,2,2) #转换成2 x 2 x 2的数组
arr.ravel()转化为1维数组

  1. 复制变维–>返回一个具有新维度的新数组对象–>数据独立 (arr.flatten())

arr.flatten()转化为一维数组,但是数据会被复制一份

  1. 就地变维–>在原数组之上,改变维度,不返回新数组 arr.shape()/arr.resize()

arr.shape(2,2,2) #直接改变原数据结构

数组的组合与拆分

  1. 垂直组合
    np.vstack((上,下))–>组合数组
    np.concatenate((上,下),axis=0) #axis后面的值就是维度意思在哪个维度组合,0代表在0维上组合,1代表在维度为1的数组上进行组合
  #np.vstack(上,下)-->组合数组
  a= np.arange(11,23).reshape(3,4)
  输出:
  array([[11, 12, 13, 14],
     [15, 16, 17, 18],
     [19, 20, 21, 22]])
     
  b=arr+10
  输出:
  array([[21, 22, 23, 24],
     [25, 26, 27, 28],
     [29, 30, 31, 32]])
  
  c=np.vstack((arr,arrb))
  输出:
  array([[11, 12, 13, 14],
     [15, 16, 17, 18],
     [19, 20, 21, 22],
     [21, 22, 23, 24],
     [25, 26, 27, 28],
     [29, 30, 31, 32]])
     
    np.concatenate((a,b),axis=0)  #axis后面的值就是维度意思在哪个维度组合,0代表在0维上组合,1代表在维度为1的数组上进行组合
    输出:array([[11, 12, 13, 14],            axis为1的输出:array([[11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24][15, 16, 17, 18],											   [15, 16, 17, 18, 25, 26, 27, 28],
     [19, 20, 21, 22],                                             [19, 20, 21, 22, 29, 30, 31, 32]])
     [21, 22, 23, 24],
     [25, 26, 27, 28],
     [29, 30, 31, 32]])
  1. 水平组合
    np.hstack((左,右))–>数组组合
    np.concatenate((左,右),axis=1) -->如果二维数组axis=1代表水平方向组合
  2. 水平拆分
    np.hsplit(数组,份数) //按照从左到右的顺序进行水平拆分
    np.split(数组,份数,axis=1) //如果是二维数组,从左到右进行拆分
  3. 垂直拆分
    np.vsplit(数组,份数) //按份数拆成相等大小
    np.split(数组,份数,axis=0) //同上concatenate的axis。都是基于shape的深度属性。
  4. 深度组合
    np.dstack((前,后))–>做深度组合
    例如:下图的两个二维数组,做深度组合后11跟21进行组合成一个数组,12和22组合,13和23组合
    这样就在原来的维度基础上增加了一个维度,会变成一个三维数组
    Numpy知识点总结_第1张图片

输出结果: array([[[11, 21],
[12, 22],
[13, 23]],
[[14, 24],
[15, 25],
[16, 26]],
[[17, 27],
[18, 28],
[19, 29]]])

  1. 深度拆分
    np.dsplit(数组,份数)–>前,…,后
7.行列组合(针对一维度数组)
np.row_stack((上,下))-->组合数组
np.column_stack((左,右))-->组合数组

Numpy的常用属性

字段 属性
shape 维度
dtype 元素类型
size 元素数量
ndim 维度,len(shape)
itemsize 元素的字节
nbytes 总字节数=size * itemsize
real 复数数组的实部数组
image 复数数组的虚部数组
T 数组对象的转置视图
flat 扁平迭代器

numpy数组对象转python列表对象

数组对象.tolist()->转化为python列表

你可能感兴趣的:(人工智能)