簡述Numpy

shaonbean 發(fā)布于2019-07-31 11:15 / 3202人閱讀

摘要：的數(shù)組對象生成一個數(shù)組輸出成形式，元素由空格分割軸保存數(shù)據(jù)的維度秩軸的數(shù)量對象的屬性屬性說明秩，即軸的數(shù)量或維度的數(shù)量對象的尺度，對于矩陣，行列對象元素的個數(shù)，相當于中的值對象的元素類型對象中每個元素的大小，以字節(jié)為單位的元素類型數(shù)據(jù)類型說

numpy的數(shù)組對象ndarray

np.array()生成一個ndarray數(shù)組

np.array()輸出成[]形式，元素由空格分割

軸(axis)：保存數(shù)據(jù)的維度

秩(rank)：軸的數(shù)量

ndarray對象的屬性

屬性	說明
.ndim	秩，即軸的數(shù)量或維度的數(shù)量
.shape	ndarray對象的尺度，對于矩陣，n行m列
.size	ndarray對象元素的個數(shù)，相當于.shape中n*m的值
.dtype	ndarray對象的元素類型
.itemsize	ndarray對象中每個元素的大小，以字節(jié)為單位

ndarray的元素類型

數(shù)據(jù)類型	說明
bool	布爾類型，True或False
intc	與C語言中的int類型一致，一般是int32或int64
intp	用于索引的整數(shù)，與C語言中ssize_t一致，int32或int64
int8	字節(jié)長度的整數(shù)，取值:[-128, 127]
int16	16位字節(jié)長度的整數(shù)，取值:[-32768, 32767]
int32	32位字節(jié)長度的整數(shù)，取值:[-2^31, 2^31-1]
int64	64位字節(jié)長度的整數(shù)，取值:[-2^63, 2^63-1]
uint8	8位無符號整數(shù)，取值：[0,255]
uint16	16位無符號整數(shù)，取值：[0,65535]
uint32	32位無符號整數(shù)，取值：[0,2^32-1]
uint64	64位無符號整數(shù)，取值：[0,2^64-1]
float16	16位半精度浮點數(shù)：1位符號位，5位指數(shù)，10位尾數(shù)
float32	32位半精度浮點數(shù)：1位符號位，8位指數(shù)，23位尾數(shù)
float64	64位半精度浮點數(shù)：1位符號位，11位指數(shù)，52位尾數(shù)
complex64	復(fù)數(shù)類型，實部和虛部都是32位浮點數(shù)
complex128	復(fù)數(shù)類型，實部和虛部都是64位浮點數(shù)

ndarray數(shù)組的創(chuàng)建方法 1.從python中的列表、元組等類型創(chuàng)建ndarray數(shù)組

x = np.array(list/tuple)
x = np.array(list/tuple, dtype = np.float32)
當np.array()不指定dtype時，numpy將根據(jù)數(shù)據(jù)情況關(guān)聯(lián)一個dtype類型

2.使用numpy中函數(shù)創(chuàng)建ndarray數(shù)組，如：arange, ones, zeros等

函數(shù)	說明
np.arange(n)	類似range()函數(shù)，返回ndarray類型，元素從0到n-1
np.ones(shape)	根據(jù)shape生成一個全1數(shù)組，shape是元組類型
np.zeros(shape)	根據(jù)shape類型生成一個全0數(shù)組，shape是元組類型
np.full(shape,val)	根據(jù)shape生成一個數(shù)組，每個元素值都是val
np.eye(n)	創(chuàng)建一個正方的n*n單位矩陣，對角線為1，其余為0
np.ones_like(a)	根據(jù)數(shù)組a的形狀生成一個全1數(shù)組
np.zeros_like(a)	根據(jù)數(shù)組a的形狀生成一個全0數(shù)組
np.full_like(a, val)	根據(jù)數(shù)組a的形狀生成一個數(shù)組，每個元素都是val
np.linspace()	根據(jù)起止數(shù)據(jù)等間距地填充數(shù)據(jù)，形成數(shù)組
np.concatenate()	將兩個或多個數(shù)組合并成一個新的數(shù)組

ndarray數(shù)組的維度變換

方法	說明
.reshape(shape)	不改變數(shù)組元素，返回一個shape形狀的數(shù)組，原數(shù)組不變
.resize(shape)	與.reshape()功能一致，但修改原數(shù)組
.swapaxes(ax1,ax2)	將數(shù)組n個維度中的兩個維度進行調(diào)換
.flatten()	對數(shù)組進行降維，返回折疊后的一維數(shù)組，原數(shù)組不變

ndarray數(shù)組的類型變換

new_a = a.astype(new_type)
astype()方法一定會創(chuàng)建新的數(shù)組（原始數(shù)據(jù)的一個拷貝），即使兩個類型一致

ndarray數(shù)組向列表的轉(zhuǎn)換

ls = a.tolist()

Numpy一元函數(shù)

對ndarray中的數(shù)據(jù)執(zhí)行元素級運算的函數(shù)

函數(shù)	說明
np.abs(x) np.fabs(x)	計算數(shù)組各元素的絕對值
np.sqrt(x)	計算數(shù)組各元素的平方根
np.square(x)	計算數(shù)組各元素的平方
np.log(x) np.log10(x) np.log2(x)	計算數(shù)組各元素的自然對數(shù)、10底對數(shù)和2底對數(shù)
np.ceil(x) np.floor(x)	計算數(shù)組各元素的ceiling值或floor值
np.rint(x)	計算數(shù)組各元素的四舍五入值
np.modf(x)	將數(shù)組各元素的小數(shù)和整數(shù)部分以兩個獨立數(shù)組的形式返回
np.cos(x) np.cosh(x) np.sin(x) np.sinh(x) np.tan(x) np.tanh(x)	計算各元素的普通型和雙曲型三角函數(shù)
np.exp(x)	計算數(shù)組各元素的指數(shù)值
np.sign(x)	計算數(shù)組各元素的符號值，1(+),0,-1(-)

numpy二元函數(shù)

函數(shù)	說明
+ -* / **	兩個數(shù)組各元素進行對應(yīng)運算
np.maximum(x,y) np.fmax()	元素級的最大值計算
np.minimum(x,y) np.fmin()	元素級的最小值計算
np.mod(x,y)	元素級的模運算
np.copysign(x,y)	將數(shù)組y中各元素值的符號賦值給數(shù)組x對應(yīng)元素
> < >= <= == !=	算術(shù)比較，產(chǎn)生布爾型數(shù)組

數(shù)據(jù)的CSV文件存取

1.np.savetxt(frame, array, fmt="%.18e", delimiter=None)

frame:文件、字符串或產(chǎn)生器，可以是.gz或.bz2的壓縮文件

array:存入文件的數(shù)組

fmt:寫入文件的格式，例如：%d %.2f %.18e

delimiter:分割字符串，默認是任何空格

2.np.loadtxt(frame, dtype=np.float, delimiter=None, unpack=False)

frame:文件、字符串或產(chǎn)生器，可以是.gz或.bz2的壓縮文件

dtype:數(shù)據(jù)類型，可選

delimiter:分割字符串，默認是任何空格

unpack:如果是True，讀入屬性將分別寫入不同變量

3.CSV文件的局限性

CSV只能有效存儲一維和二維數(shù)組

np.savetxt() np.loadtxt()只能有效存取一維和二維數(shù)組

多維數(shù)據(jù)的存取

1. a.tofile(frame, sep="", format="%s")

frame:文件、字符串

sep:數(shù)據(jù)分割字符串，如果是空串，寫入文件為二進制

format:寫入數(shù)據(jù)的格式

2. np.fromfile(frame, dtype=float, count=-1, sep="")
frame:文件、字符串
dtype:讀取的數(shù)據(jù)類型
count:讀取元素個數(shù)、-1表示讀取整個文件
sep:數(shù)據(jù)分割字符串，如果是空串，寫入文件為二進制
注意：該方法需要讀取時知道存入文件時數(shù)組的維度和元素類型，a.tofile()和np.fromfile()需要配合使用

numpy的便捷文件存取

1. np.save(fname, array)或np.savez(fname, array)

fname:文件名，以.npy為拓展名，壓縮拓展名為.npz

array:數(shù)組變量

2.np.load(fname)

fname:文件名，以.npy為拓展名，壓縮拓展名為.npz

Numpy的隨機數(shù)函數(shù)(np.random)

函數(shù)	說明
rand(d0,d1,...,dn)	根據(jù)d0-dn創(chuàng)建隨機數(shù)數(shù)組，浮點數(shù)，[0,1)，均勻分布
randn(d0,d1,...,dn)	根據(jù)d0-dn創(chuàng)建隨機數(shù)數(shù)組，標準正態(tài)分布
randint(low, high, shape)	根據(jù)shape創(chuàng)建隨機整數(shù)或整數(shù)數(shù)組，范圍是[low,high)
seed(s)	隨機數(shù)種子，s是給定的種子值
shuffle(a)	根據(jù)數(shù)組a的第一軸進行隨機排列，改變數(shù)組x
permutation(a)	根據(jù)數(shù)組a的第一軸產(chǎn)生一個新的亂序數(shù)組，不改變數(shù)組x
choice(a,size,replace,p)	從一維數(shù)組a中以概率p抽取元素，形成size形狀新數(shù)組，replace表示是否可以重用元素，默認為False
uniform(low,high, size)	產(chǎn)生具有均勻分布的數(shù)組,low起始值,high結(jié)束值,size形狀
normal(loc,scale,size)	產(chǎn)生具有正態(tài)分布的數(shù)組,loc均值,scale標準差,size形狀
poisson(lam, size)	產(chǎn)生具有泊松分布的數(shù)組,lam隨機事件發(fā)生率,size形狀

Numpy的統(tǒng)計函數(shù)

函數(shù)	說明
sum(a, axis=None)	根據(jù)給定軸axis計算數(shù)組a相關(guān)元素之和，axis整數(shù)或元組
mean(a, axis=None)	根據(jù)給定軸axis計算數(shù)組a相關(guān)元素的期望，axis整數(shù)或元組
average(a, axis=None, weights=None)	根據(jù)給定軸axis計算數(shù)組a相關(guān)元素的加權(quán)平均值
std(a, axis=None)	根據(jù)給定軸axis計算數(shù)組a相關(guān)元素的標準差
var(a, axis=None)	根據(jù)給定軸axis計算數(shù)組a相關(guān)元素的方差
min(a) max(a)	計算數(shù)組a中元素的最小值、最大值
argmin(a) argmax(a)	計算數(shù)組a中元素最小值、最大值的降一維后的下標
unravel_index(index, shape)	根據(jù)shape將一維下標index轉(zhuǎn)換成多維下標
ptp(a)	計算數(shù)組a中元素最大值與最小值的差
median(a)	計算數(shù)組a中元素的中位數(shù)（中值）