一、什么是numpy
Numpy提供了一个在Python中做科学计算的基础库,重在数值计算,主要用于处理多维数组(矩阵)的库。用来存储和处理大型矩阵,比Python自身的嵌套列表结构要高效的多。本身是由C语言开发,是个很基础的扩展,Python其余的科学计算扩展大部分都是以此为基础。
二、快速入门numpy库
1.导入numpy(安装anaconda已带很多科学计算包,无需安装导入即可)
导入画图工具matplotlib,用于数据分析与可视化
打开一张猫的图片,发现计算机眼里,它只是一个数组,这样numpy也就上场了!:
使用type就能发现,他是Numpy的ndarray,使用imshow()可以查看这只可爱的猫:
三、创建numpy.ndarray
1.使用np.array,由python的list创建
多维数组合理:
通过shape查看是几行几列的:
图片的分别为长宽加最后一维:颜色
2.通过rountines函数创建ndarray
ones:创建指定形状数组,数据元素使用1来填充
使用imshow则可以显示这张图片了:
plt.imshow(n3)
// zeros同理
使用其他自定义数字,通过full创建:
通过eye创建对角线矩阵:对角线为1,其他均为0(满秩)
通过linspace创建有规律的数组:(默认取样数量num为50个)
通过arange创建数组,在给定区间创建均匀间隔的值:(左闭右开)
通过randint生成随机数组,例如0到100之间,生成5个数:
通过randn生成一个标准正太分布的数组
通过normal生成自定义的正太分布(其中loc参数表示拐点,scale表示波动性)
通过random.random生成0-1左闭右开的随机数组
四、ndarray的基本操作
1.索引
和列表完全一致,使用下标取值
多维同理,例如使用randint(0,100,(3,4))创建的3行四列数组,使用n1[0,1]取出第0行第1个
2.切片
一维数组与列表切片完全一致,多维同理
多维数组和一维数组是同理的(比如3维数组可以看成元素是2维的1维数组),多维数组的切片,就是三维切哪些,二维切哪些,一维切哪些
使用-1的步长表示反转:n1[::-1]
3.变形
使用reshape,传入tuple进行变形操作(多维数组传入负数直接变成一维数组:cat.reshape(-1))
4.级联
np.concatenate() ,参数是列表(可以传List或者tuple),纬度和形状必须相同,通过axis可以改变级联的方向
使用axis改变级联方向
图片同理:
使用np.hstack与np.vstack进行纬度变更,分别是变成水平与垂直转换,来处理自己
5.切分
使用split切分,在索引位置切分,分成多个数组:
使用vsplit与hsplit进行垂直于水平切分:
6.副本
需要注意的是所有赋值运算不会给ndarray创建副本,原对象的改变,也会改变ndarray的值(两个ndarray之间赋值,赋值的改变会影响被赋值的对象) ,要使用副本,使用copy:n2 = n1.copy()。否则直接 n2 = n1,n1会影响n2的值
五、ndarray的聚合操作
可以直接调用ndarray的函数操作,例如求最大最小值:
推荐使用np.max等操作,可以控制对某个轴(axis = 0时是Y轴)求最大值:
其他几个max、min、sum等同理
NumPy:数学和统计方法
常用函数:
sum 求和
cumsum 求前缀和
mean 求平均数
std 求标准差
var 求方差
min 求最小值
max 求最大值
argmin 求最小值索引
argmax 求最大值索引
六、ndarray的矩阵操作
1.算数运算
基础的加减乘除(通过基础的 + -等计算符号,或者通过np.add等进行操作)
2.矩阵积dot
必须是shape相反的,n行m列,乘以m行n列
矩阵乘法原理如下:
七、ndarray广播机制
1) 为缺失元素补1
2)假定缺失元素用已有值补充
https://www.cnblogs.com/jiaxin359/p/9021726.html
例如,一个2行3列的数组与一行3列的数组进行相加,就会有广播机制:
八、ndarray的排序
1.快速排序
np.sort():不改变输入
ndarray.sort():本地处理,不占用空间,但改变输入
2.部分排序
只取最大的k个值或最小的k个值:np.partition(n,k):k为正时为最小的几个数,k为负时为最大的几个数(但这几个数并没有排序)
参考:https://blog.csdn.net/qq_37007384/article/details/88668729