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Numpy 中文用戶指南 3.1 數據類型

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摘要:其他數據類型在中沒有對應。因此,使用數組標量確保了數組和標量之間具有相同的行為,無論值在不在數組中。不提供比的精度更高的特別是位四精度數據類型的是不能用的。

原文:Data types

譯者:飛龍

?

另見

數據類型對象

數組類型和類型之間的轉換

NumPy支持的數值類型比Python更多。這一節會講述所有可用的類型,以及如何改變數組的數據類型。

數據類型 描述
bool_ 以字節存儲的布爾值(True 或 False)
int_ 默認的整數類型(和 C 的 long 一樣,是 int64 或者 int32)
intc 和 C 的 int 相同(一般為 int64 或 int32)
intp 用于下標的整數(和 C 的 ssize_t 相同,一般為int64 或者 int32)
int8 字節(-128 到 127)
int16 整數(-32768 到 32767)
int32 整數(-2147483648 到 2147483647)
int64 整數(-9223372036854775808 到 9223372036854775807)
uint8 無符號整數(0 到 255)
uint16 無符號整數(0 到 65535)
uint32 無符號整數(0 到 4294967295)
uint64 無符號整數(0 到 18446744073709551615)
float_ float64 的簡寫
float16 半精度浮點:1位符號,5位指數,10位尾數
float32 單精度浮點:1位符號,8位指數,23位尾數
float64 雙精度浮點:1位符號,11位指數,52位尾數
complex_ complex128 的簡寫
complex64 由兩個32位浮點(實部和虛部)組成的復數
complex128 由兩個64位浮點(實部和虛部)組成的復數

此外,Intel平臺相關的C整數類型 shortlonglong long 和它們的無符號版本是有定義的。

NumPy數值類型是dtype對象的實例,每個都有獨特的特點。一旦你導入了NumPy:

>>> import numpy as np

這些 dtype 都可以通過 np.bool_np.float32 以及其它的形式訪問。

更高級的類型不在表中給出,請見結構化數組一節。

有5種基本的數值類型:布爾(bool),整數(int),無符號整數(uint),浮點(float)和復數。其中的數字表示類型所占的位數(即需要多少位代表內存中的一個值)。有些類型,如intintp,依賴于平臺(例如32位和64位機)有不同的位數。在與低級別的代碼(如C或Fortran)交互和在原始內存中尋址時應該考慮到這些。

數據類型可以用做函數,來將Python類型轉換為數組標量(詳細解釋請見數組標量一節),或者將Python的數值序列轉換為同類型的NumPy數組,或者作為參數傳入接受dtype的關鍵詞的NumPy函數或方法中,例如:

>>> import numpy as np
>>> x = np.float32(1.0)
>>> x
1.0
>>> y = np.int_([1,2,4])
>>> y
array([1, 2, 4])
>>> z = np.arange(3, dtype=np.uint8)
>>> z
array([0, 1, 2], dtype=uint8)

數組類型也可以由字符代碼指定,這主要是為了保留舊的包的向后兼容,如Numeric。一些文檔仍舊可能這樣寫,例如:

>>> np.array([1, 2, 3], dtype="f")
array([ 1.,  2.,  3.], dtype=float32)

我們推薦用 dtype 對象來取代。

要轉換數組類型,使用 .astype() 方法(推薦),或者將類型自身用作函數,例如:

>>> z.astype(float)                 
array([  0.,  1.,  2.])
>>> np.int8(z)
array([0, 1, 2], dtype=int8)

需要注意的是,上面我們使用Python的浮點對象作為 dtype。NumPy知道int是指np.int_boolnp.bool_floatnp.float_complexnp.complex_ 。其他數據類型在Python中沒有對應。

通過查看 dtype 屬性來確定數組的類型:

>>> z.dtype
dtype("uint8")

dtype 對象還包含有關類型的信息,如它的位寬和字節順序。數據類型也可以間接用于類型的查詢屬性,例如檢查是否是整數:

>>> d = np.dtype(int)
>>> d
dtype("int32")

>>> np.issubdtype(d, int)
True

>>> np.issubdtype(d, float)
False
數組標量

NumPy一般以數組標量返回數組元素(帶有相關dtype的標量)。數組標量不同于Python標量,但他們中的大部分可以互換使用(一個主要的例外是2.x之前的Python,其中整數數組標量不能作為列表和元組的下標)。也有一些例外,比如當代碼需要標量的一個非常特定的屬性,或檢查一個值是否是特定的Python標量時。一般來說,總是可以使用相應的Python類型函數(如intfloatcomplexstrunicode),將數組標量顯式轉換為Python標量來解決問題。

使用數組標量的主要優點是,它們保留了數組的類型(Python可能沒有匹配的標量類型,如int16)。因此,使用數組標量確保了數組和標量之間具有相同的行為,無論值在不在數組中。NumPy標量也有許多和數組相同的方法。

擴展精度

Python 的浮點數通常都是64位的,幾乎相當于 np.float64 。在一些不常見的情況下,更精確的浮點數可能更好。是否可以這樣做取決于硬件和開發環境:具體來說,x86 機器提供了80位精度的硬件浮點支持,雖然大多數 C 編譯器都以 long double 類型來提供這個功能,但 MSVC (標準的Windows版本)中 long doubledouble 一致。NumPy中可以通過 np.longdouble 來使用編譯器的 long double (復數為 np.clongdouble )。你可以通過 np.finfo(np.longdouble) 來了解你的 numpy 提供了什么。

NumPy 不提供比 C 的 long double 精度更高的 dtype;特別是128位 IEEE 四精度數據類型(Fortran 的 REAL*16)是不能用的。

為了高效的內存對齊,np.longdouble通常填充零位來存儲,共96位或128位。哪個更有效取決于硬件環境;通常在32位系統中,他們被填充到96位,而在64位系統,他們通常是填充到128位。np.longdouble 以系統默認的方式填充;而 np.float96np.float128 為那些需要特定填充位的用戶提供。盡管名字不同,np.float96np.float128都只提供和np.longdouble相同的精度,也就是說,大多數 x86 機器上面只有80位,標準Windows版本上只有64位。

注意,即使np.longdouble比Python的float精度更高,也很容易失去額外的精度,因為Python經常強行以float來傳值。例如,%格式化運算符要求其參數轉換成標準的Python類型,因此它不可能保留額外的精度,即使要求更多的小數位數。可以使用1 + np.finfo(np.longdouble).eps來測試你的代碼。

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