Numpy用法

NumPy的主要对象是同种元素的多维数组。这是一个所有的元素都是一种类型、通过一个正整数元组索引的元素表格(通常是元素是数字)。在NumPy中维度(dimensions)叫做轴(axes),轴的个数叫做秩(rank)。

例如,在3D空间一个点的坐标 [1, 2, 3] 是一个秩为1的数组,因为它只有一个轴。那个轴长度为3.又例如,在以下例子中,数组的秩为2(它有两个维度)。第一个维度长度为2,第二个维度长度为3。

[[ 1., 0., 0.],
 [ 0., 1., 2.]]

NumPy的数组类被称作 ndarray 。通常被称作数组。注意numpy.array和标准Python库类array.array并不相同,后者只处理一维数组和提供少量功能。更多重要ndarray对象属性有:

  • ndarray.ndim

数组轴的个数,在python的世界中,轴的个数被称作秩

  • ndarray.shape

数组的维度。这是一个指示数组在每个维度上大小的整数元组。例如一个n排m列的矩阵,它的shape属性将是(2,3),这个元组的长度显然是秩,即维度或者ndim属性

  • ndarray.size

数组元素的总个数,等于shape属性中元组元素的乘积

  • ndarray.dtype

一个用来描述数组中元素类型的对象,可以通过创造或指定dtype使用标准Python类型。另外NumPy提供它自己的数据类型

  • ndarray.itemsize

数组中每个元素的字节大小。例如,一个元素类型为float64的数组itemsiz属性值为8(=64/8),又如,一个元素类型为complex32的数组item属性为4(=32/8)

  • ndarray.data

包含实际数组元素的缓冲区,通常我们不需要使用这个属性,因为我们总是通过索引来使用数组中的元素

一个例子

>>> from numpy  import *
>>> a = arange(15).reshape(3, 5)
>>> a
array([[ 0,  1,  2,  3,  4],
       [ 5,  6,  7,  8,  9],
       [10, 11, 12, 13, 14]])
>>> a.shape
(3, 5)
>>> a.ndim
2
>>> a.dtype.name
'int32'
>>> a.itemsize
4
>>> a.size
15
>>> type(a)
numpy.ndarray
>>> b = array([6, 7, 8])
>>> b
array([6, 7, 8])
>>> type(b)
numpy.ndarray

创建数组 有好几种方法,例如:

可以使用 array 函数从常规的Python列表和元组创造数组。所创建的数组类型由原序列中的元素类型推导而来。

>>> from numpy  import *
>>> a = array( [2,3,4] )
>>> a
array([2, 3, 4])
>>> a.dtype
dtype('int32')
>>> b = array([1.2, 3.5, 5.1])
>>> b.dtype
dtype('float64')  一个常见的错误包括用多个数值参数调用`array`而不是提供一个由数值组成的列表作为一个参数。

>>> a = array(1,2,3,4)    # WRONG

>>> a = array([1,2,3,4])  # RIGHT

数组将序列包含序列转化成二维的数组,序列包含序列包含序列转化成三维数组等等。

>>> b = array( [ (1.5,2,3), (4,5,6) ] )
>>> b
array([[ 1.5,  2. ,  3. ],
       [ 4. ,  5. ,  6. ]])

数组类型可以在创建时显示指定

>>> c = array( [ [1,2], [3,4] ], dtype=complex )
>>> c
array([[ 1.+0.j,  2.+0.j],
       [ 3.+0.j,  4.+0.j]])

通常,数组的元素开始都是未知的,但是它的大小已知。因此,NumPy提供了一些使用占位符创建数组的函数。这最小化了扩展数组的需要和高昂的运算代价。

函数 function 创建一个全是0的数组,函数 ones 创建一个全1的数组,函数 empty 创建一个内容随机并且依赖与内存状态的数组。默认创建的数组类型(dtype)都是float64。

>>> zeros( (3,4) )
array([[0.,  0.,  0.,  0.],
       [0.,  0.,  0.,  0.],
       [0.,  0.,  0.,  0.]])
>>> ones( (2,3,4), dtype=int16 )                # dtype can also be specified
array([[[ 1, 1, 1, 1],
        [ 1, 1, 1, 1],
        [ 1, 1, 1, 1]],
       [[ 1, 1, 1, 1],
        [ 1, 1, 1, 1],
        [ 1, 1, 1, 1]]], dtype=int16)
>>> empty( (2,3) )
array([[  3.73603959e-262,   6.02658058e-154,   6.55490914e-260],
       [  5.30498948e-313,   3.14673309e-307,   1.00000000e+000]])

为了创建一个数列,NumPy提供一个类似arange的函数返回数组而不是列表:

>>> arange( 10, 30, 5 )
array([10, 15, 20, 25])
>>> arange( 0, 2, 0.3 )                 # it accepts float arguments
array([ 0. ,  0.3,  0.6,  0.9,  1.2,  1.5,  1.8])

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