numpy学习笔记 01
NumPy(Numerical Python) 是 Python 语言的一个扩展程序库,支持大量的维度数组与矩阵运算,此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。
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:
pip install --user numpy scipy matplotlib
清华镜像:
pip install numpy scipy matplotlib -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
测试:
from numpy import *
eye(4) #生成对角矩阵 ——》array([[1., 0., 0., 0.],
[0., 1., 0., 0.],
[0., 0., 1., 0.],
[0., 0., 0., 1.]])
创建一个 ndarray 只需调用 NumPy 的 array 函数即可:
numpy.array(object, dtype = None, copy = True, order = None, subok = False, ndmin = 0)
参数说明:
名称 | 描述 |
---|---|
object | 数组或嵌套的数列 |
dtype | 数组元素的数据类型,可选 |
copy | 对象是否需要复制,可选 |
order | 创建数组的样式,C为行方向,F为列方向,A为任意方向(默认) |
subok | 默认返回一个与基类类型一致的数组 |
ndmin | 指定生成数组的最小维度 |
实例1:
import numpy as np
a = np.array([1,2,3])
print (a)
——》[1 2 3]
实例2:
# 多于一个维度
import numpy as np
a = np.array([[1, 2], [3, 4]]) print (a)
——》[[1 2]
[3 4]]
实例3:
# 最小维度
import numpy as np
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5], ndmin = 2)
print (a)
——》[[1 2 3 4 5]]
实例4:
# dtype 参数
import numpy as np
a = np.array([1, 2, 3], dtype = complex)
print (a)
——>[1.+0.j 2.+0.j 3.+0.j]
ndarray 对象由计算机内存的连续一维部分组成,并结合索引模式,将每个元素映射到内存块中的一个位置。内存块以行顺序(C样式)或列顺序(FORTRAN或MatLab风格,即前述的F样式)来保存元素。
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) |
numpy 的数值类型实际上是 dtype 对象的实例,并对应唯一的字符,包括 np.bool_,np.int32,np.float32,等等。
数据类型对象 (dtype)
数据类型对象(numpy.dtype 类的实例)用来描述与数组对应的内存区域是如何使用,它描述了数据的以下几个方面::
数据的类型(整数,浮点数或者 Python 对象)
数据的大小(例如, 整数使用多少个字节存储)
数据的字节顺序(小端法或大端法)
在结构化类型的情况下,字段的名称、每个字段的数据类型和每个字段所取的内存块的部分
如果数据类型是子数组,那么它的形状和数据类型是什么。
字节顺序是通过对数据类型预先设定 < 或 > 来决定的。 < 意味着小端法(最小值存储在最小的地址,即低位组放在最前面)。> 意味着大端法(最重要的字节存储在最小的地址,即高位组放在最前面)。
dtype 对象是使用以下语法构造的:
numpy.dtype(object, align, copy)
object - 要转换为的数据类型对象
align - 如果为 true,填充字段使其类似 C 的结构体。
copy - 复制 dtype 对象 ,如果为 false,则是对内置数据类型对象的引用
实例1:
import numpy as np
# 使用标量类型
dt = np.dtype(np.int32)
print(dt)
——》int32
实例2:
import numpy as np
# int8, int16, int32, int64 四种数据类型可以使用字符串 'i1', 'i2','i4','i8' 代替
dt = np.dtype('i4')
print(dt)
——》int32
实例3:
import numpy as np
# 字节顺序标注
dt = np.dtype('<i4')
print(dt)
——》int32
每个内建类型都有一个唯一定义它的字符代码,如下:
字符 | 对应类型 |
---|---|
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) |
NumPy 数组属性
NumPy 的数组中比较重要 ndarray 对象属性有:
属性 | 说明 |
---|---|
ndarray.ndim | 秩,即轴的数量或维度的数量 |
ndarray.shape | 数组的维度,对于矩阵,n 行 m 列 |
ndarray.size | 数组元素的总个数,相当于 .shape 中 n*m 的值 |
ndarray.dtype | ndarray 对象的元素类型 |
ndarray.itemsize | ndarray 对象中每个元素的大小,以字节为单位 |
ndarray.flags | ndarray 对象的内存信息 |
ndarray.real | ndarray元素的实部 |
ndarray.imag | ndarray 元素的虚部 |
ndarray.data | 包含实际数组元素的缓冲区,由于一般通过数组的索引获取元素,所以通常不需要使用这个属性。 |
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