【分享】Python科学计算备忘单

本资源由我翻译，原文位于https://ipgp.github.io/scientific_python_cheat_sheet/，可以点击此处下载原文高清图打印学习和备查使用。

本人英文和术语理解有限，有些地方翻译未必准确，欢迎大家于下方留言，进行解读和更正。

目录

• Python科学计算备忘单
  • 纯python
    • 类型
    • 列表
    • 字典
    • 集合
    • 字符串
    • 操作符
    • 控制流
    • 函数、类、生成器和修饰器
  • IPython
    • 控制台
    • 调试器
    • 命令行
  • NumPy
    • 数组初始化
    • 索引
    • 数组属性和操作
    • 布尔数组
    • 元素对操作与数学函数
    • 内/外积
    • 线性代数/矩阵数学
    • 读/写文件
    • 插值、积分与优化
    • FFT
    • 舍入
    • 随机变量
  • Matplotlib
    • 图形与轴
    • 图像与轴属性
    • 绘制常规图
  • Scipy
    • 插值
    • 线性代数
    • 积分
  • Pandas
    • 数据结构
    • DataFrame

纯python

类型

a = 2           # 整数
b = 5.0         # 浮点数
c = 8.3e5       # 指数
d = 1.5 + 0.5j  # 浮点数
e = 4 > 5       # 布尔值
f = 'word'      # 字符串

列表

a = ['red', 'blue', 'green']       # 手动初始化
b = list(range(5))                 # 通过迭代初始化
c = [nu**2 for nu in b]            # 列表推导式
d = [nu**2 for nu in b if nu < 3]  # 条件列表推导式
e = c[0]                           # 访问元素
f = c[1:2]                         # 切片
g = c[-1]                          # 访问最后一个元素
h = ['re', 'bl'] + ['gr']          # 列表粘连
i = ['re'] * 5                     # 重复列表
['re', 'bl'].index('re')           # 返回're'索引
a.append('yellow')                 # 添加新元素到列表尾部
a.extend(b)                        # 添加列表b的元素到a的尾部
a.insert(1, 'yellow')              # 插入元素到特定位置
're' in ['re', 'bl']               # 如果're'在列表中，返回true
'fi' not in ['re', 'bl']           # 如果'fi'不在列表中，返回true
sorted([3, 2, 1])                  # 返回排好序的列表
a.pop(2)                           # 移除和返回索引处的元素（默认最后一个）

字典

a = {'red': 'rouge', 'blue': 'bleu'}         # 字典
b = a['red']                                 # 翻译（索引）条目
'red' in a                                   # 如果字典包含'red'键，返回true
c = [value for key, value in a.items()]      # 字典条目循环
d = a.get('yellow', 'no translation found')  # 返回默认值
a.setdefault('extra', []).append('cyan')     # 使用默认值初始化键
a.update({'green': 'vert', 'brown': 'brun'}) # 通过其他数据更新字典
a.keys()                                     # 获取键的列表
a.values()                                   # 获取值的列表
a.items()                                    # 获取键值对列表
del a['red']                                 # 删除键和相关联的值
a.pop('blue')                                # 移除指定的键并返回对应的值

集合

a = {1, 2, 3}                                # 手动初始化
b = set(range(5))                            # 通过迭代初始化
a.add(13)                                    # 添加新元素到集合
a.discard(13)                                # 从集合中丢弃元素
a.update([21, 22, 23])                       # 从迭代变量中更新集合
a.pop()                                      # 移除和返回任意的集合元素
2 in {1, 2, 3}                               # 如果2在集合中，返回true
5 not in {1, 2, 3}                           # 如果5不在集合中，返回true
a.issubset(b)                                # 检测是否a中每一个元素都在b里
a <= b                                       # issubset的操作符形式
a.issuperset(b)                              # 检测是否b中的每个元素都在a里
a >= b                                       # issuperset的操作符形式
a.intersection(b)                            # 返回两个集合的交集
a.difference(b)                              # 返回两个或多个集合的差集
a - b                                        # difference的操作符形式
a.symmetric_difference(b)                    # 返回对称差集
a.union(b)                                   # 返回并集
c = frozenset()                              # 不可变集合

字符串

a = 'red'                      # 赋值
char = a[2]                    # 获取单个字符
'red ' + 'blue'                # 字符联接
'1, 2, three'.split(',')       # 将字符分割为列表
'.'.join(['1', '2', 'three'])  # 将列表联接为字符

操作符

a = 2             # 赋值
a += 1 (*=, /=)   # 改变和赋值
3 + 2             # 加法
3 / 2             # 整数(python2) 或者 浮点数(python3)除法
3 // 2            # 整除
3 * 2             # 乘法
3 ** 2            # 指数
3 % 2             # 求余
abs(a)            # 绝对值
1 == 1            # 相等
2 > 1             # 大于
2 < 1             # 小于
1 != 2            # 不等
1 != 2 and 2 < 3  # 逻辑与
1 != 2 or 2 < 3   # 逻辑或
not 1 == 2        # 逻辑非
'a' in b          # 检测是否'a'在b中
a is b            # 检测是否对象映射到相同的内存(id)

控制流

# if/elif/else
a, b = 1, 2
if a + b == 3:
    print('True')
elif a + b == 1:
    print('False')
else:
    print('?')

# for
a = ['red', 'blue', 'green']
for color in a:
    print(color)

# while
number = 1
while number < 10:
    print(number)
    number += 1

# break
number = 1
while True:
    print(number)
    number += 1
    if number > 10:
        break

# continue
for i in range(20):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)

函数、类、生成器和修饰器

# 函数将代码语句分类并返回一个派生值
def myfunc(a1, a2):
    return a1 + a2

x = myfunc(a1, a2)

# 类将属性（数据）和关联的方法（函数）进行分类
class Point(object):
    def __init__(self, x):
        self.x = x
    def __call__(self):
        print(self.x)

x = Point(3)

# 生成器不用一次性创建所有值来进行迭代
def firstn(n):
    num = 0
    while num < n:
        yield num
        num += 1

x = [i for i in firstn(10)]

# 修饰器可以用来修饰函数的行为
class myDecorator(object):
    def __init__(self, f):
        self.f = f
    def __call__(self):
        print("call")
        self.f()

@myDecorator
def my_funct():
    print('func')

my_funct()

IPython

控制台