前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >这100道练习,带你玩转Numpy

这100道练习,带你玩转Numpy

作者头像
Datawhale
发布2020-02-12 23:17:44
1K0
发布2020-02-12 23:17:44
举报
文章被收录于专栏:Datawhale专栏

Datawhale,和鲸社区编辑

Numpy是Python做数据分析所必须要掌握的基础库之一。以下为入门Numpy的100题小练习,原为github上的开源项目,由和鲸社区的小科翻译并整理(保留了部分原文作为参考)。受限于篇幅,小编在这里只提供了部分题目的运行结果。友情提示:代码虽好,自己动手才算学到。

未经授权,禁止转载。

1. 导入numpy库并简写为 np (★☆☆)

(提示: import … as …)

代码语言:javascript
复制
import numpy as np

2. 打印numpy的版本和配置说明 (★☆☆)

(提示: np.version, np.show_config)

代码语言:javascript
复制
print(np.__version__)
np.show_config()

3. 创建一个长度为10的空向量 (★☆☆)

(提示: np.zeros)

代码语言:javascript
复制
Z = np.zeros(10)
print(Z)

4. 如何找到任何一个数组的内存大小?(★☆☆)

(提示: size, itemsize)

代码语言:javascript
复制
Z = np.zeros((10,10))
print("%d bytes" % (Z.size * Z.itemsize))

5. 如何从命令行得到numpy中add函数的说明文档? (★☆☆)

(提示: np.info)

代码语言:javascript
复制
numpy.info(numpy.add)

add(x1, x2, /, out=None, *, where=True, casting='same_kind', order='K', dtype=None, subok=True[, signature, extobj])

6. 创建一个长度为10并且除了第五个值为1的空向量 (★☆☆)

(提示: array[4])

代码语言:javascript
复制
Z = np.zeros(10)
Z[4] = 1
print(Z)

7. 创建一个值域范围从10到49的向量(★☆☆)

(提示: np.arange)

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(10,50)
print(Z)

8. 反转一个向量(第一个元素变为最后一个) (★☆☆)

(提示: array[::-1])

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(50)
Z = Z[::-1]
print(Z)

9. 创建一个 3x3 并且值从0到8的矩阵(★☆☆)

(提示: reshape)

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(9).reshape(3,3)
print(Z)

10. 找到数组[1,2,0,0,4,0]中非0元素的位置索引 (★☆☆)

(提示: np.nonzero)

代码语言:javascript
复制
nz = np.nonzero([1,2,0,0,4,0])
print(nz)

11. 创建一个 3x3 的单位矩阵 (★☆☆)

(提示: np.eye)

代码语言:javascript
复制
Z = np.eye(3)
print(Z)

12. 创建一个 3x3x3的随机数组 (★☆☆)

(提示: np.random.random)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.random((3,3,3))
print(Z)

13. 创建一个 10x10 的随机数组并找到它的最大值和最小值 (★☆☆)

(提示: min, max)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.random((10,10))
Zmin, Zmax = Z.min(), Z.max()
print(Zmin, Zmax)

14. 创建一个长度为30的随机向量并找到它的平均值 (★☆☆)

(提示: mean)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.random(30)
m = Z.mean()
print(m)

15. 创建一个二维数组,其中边界值为1,其余值为0 (★☆☆)

(提示: array[1:-1, 1:-1])

代码语言:javascript
复制
Z = np.ones((10,10))
Z[1:-1,1:-1] = 0
print(Z)

16. 对于一个存在在数组,如何添加一个用0填充的边界? (★☆☆)

(提示: np.pad)

代码语言:javascript
复制
Z = np.ones((5,5))
Z = np.pad(Z, pad_width=1, mode='constant', constant_values=0)
print(Z)

17. 以下表达式运行的结果分别是什么? (★☆☆)

(提示: NaN = not a number, inf = infinity)

0 * np.nan np.nan == np.nan np.inf > np.nan np.nan - np.nan 0.3 == 3 * 0.1

代码语言:javascript
复制
print(0 * np.nan)
print(np.nan == np.nan)
print(np.inf > np.nan)
print(np.nan - np.nan)
print(0.3 == 3 * 0.1)

18. 创建一个 5x5的矩阵,并设置值1,2,3,4落在其对角线下方位置 (★☆☆)

(提示: np.diag)

代码语言:javascript
复制
Z = np.diag(1+np.arange(4),k=-1)
print(Z)

19. 创建一个8x8 的矩阵,并且设置成棋盘样式 (★☆☆)

(提示: array[::2])

代码语言:javascript
复制
Z = np.zeros((8,8),dtype=int)
Z[1::2,::2] = 1
Z[::2,1::2] = 1
print(Z)

20. 考虑一个 (6,7,8) 形状的数组,其第100个元素的索引(x,y,z)是什么?

(提示: np.unravel_index)

代码语言:javascript
复制
print(np.unravel_index(100,(6,7,8)))

21. 用tile函数去创建一个 8x8的棋盘样式矩阵(★☆☆)

(提示: np.tile)

代码语言:javascript
复制
Z = np.tile( np.array([[0,1],[1,0]]), (4,4))
print(Z)

22. 对一个5x5的随机矩阵做归一化(★☆☆)

(提示: (x - min) / (max - min))

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.random((5,5))
Zmax, Zmin = Z.max(), Z.min()
Z = (Z - Zmin)/(Zmax - Zmin)
print(Z)

23. 创建一个将颜色描述为(RGBA)四个无符号字节的自定义dtype?(★☆☆)

(提示: np.dtype)

代码语言:javascript
复制
color = np.dtype([("r", np.ubyte, 1),
                  ("g", np.ubyte, 1),
                  ("b", np.ubyte, 1),
                  ("a", np.ubyte, 1)])
color

24. 一个5x3的矩阵与一个3x2的矩阵相乘,实矩阵乘积是什么?(★☆☆)

(提示: np.dot | @)

代码语言:javascript
复制
Z = np.dot(np.ones((5,3)), np.ones((3,2)))
print(Z)

25. 给定一个一维数组,对其在3到8之间的所有元素取反 (★☆☆)

(提示: >, <=)

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(11)
Z[(3 < Z) & (Z <= 8)] *= -1
print(Z)

26. 下面脚本运行后的结果是什么? (★☆☆)

(提示: np.sum)

print(sum(range(5),-1)) from numpy import * print(sum(range(5),-1))

代码语言:javascript
复制
print(sum(range(5),-1))
from numpy import *
print(sum(range(5),-1))

27. 考虑一个整数向量Z,下列表达合法的是哪个? (★☆☆)

Z**Z 2 << Z >> 2 Z <- Z 1j*Z Z/1/1 ZZ

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(5)
Z ** Z  # legal

array([ 1, 1, 4, 27, 256])

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(5)
2 << Z >> 2  # false

array([0, 1, 2, 4, 8])

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(5)
Z <- Z   # legal

array([False, False, False, False, False])

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(5)
1j*Z   # legal

array([0.+0.j, 0.+1.j, 0.+2.j, 0.+3.j, 0.+4.j])

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(5)
Z/1/1   # legal

array([0., 1., 2., 3., 4.])

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(5)
Z<Z>Z    # false

ValueError: The truth value of an array with more than one element is ambiguous. Use a.any() or a.all()

28. 下列表达式的结果分别是什么?(★☆☆)

np.array(0) / np.array(0) np.array(0) // np.array(0) np.array([np.nan]).astype(int).astype(float)

代码语言:javascript
复制
print(np.array(0) / np.array(0))
print(np.array(0) // np.array(0))
print(np.array([np.nan]).astype(int).astype(float))

29. 如何从零位对浮点数组做舍入 ? (★☆☆)

(提示: np.uniform, np.copysign, np.ceil, np.abs)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.uniform(-10,+10,10)
print (np.copysign(np.ceil(np.abs(Z)), Z))

30. 如何找到两个数组中的共同元素? (★☆☆)

(提示: np.intersect1d)

代码语言:javascript
复制
Z1 = np.random.randint(0,10,10)
Z2 = np.random.randint(0,10,10)
print(np.intersect1d(Z1,Z2))

31. 如何忽略所有的 numpy 警告(尽管不建议这么做)? (★☆☆)

(提示: np.seterr, np.errstate)

代码语言:javascript
复制
# Suicide mode on
defaults = np.seterr(all="ignore")
Z = np.ones(1) / 0

# Back to sanity
_ = np.seterr(**defaults)

An equivalent way, with a context manager:

代码语言:javascript
复制
with np.errstate(divide='ignore'):
    Z = np.ones(1) / 0

32. 下面的表达式是正确的吗? (★☆☆)

(提示: imaginary number)

np.sqrt(-1) == np.emath.sqrt(-1)

代码语言:javascript
复制
np.sqrt(-1) == np.emath.sqrt(-1)  

False

33. 如何得到昨天,今天,明天的日期? (★☆☆)

(提示: np.datetime64, np.timedelta64)

代码语言:javascript
复制
yesterday = np.datetime64('today', 'D') - np.timedelta64(1, 'D')
today     = np.datetime64('today', 'D')
tomorrow  = np.datetime64('today', 'D') + np.timedelta64(1, 'D')
print ("Yesterday is " + str(yesterday))
print ("Today is " + str(today))
print ("Tomorrow is "+ str(tomorrow))

34. 如何得到所有与2016年7月对应的日期?(★★☆)

(提示: np.arange(dtype=datetime64['D']))

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange('2016-07', '2016-08', dtype='datetime64[D]')
print(Z)

35. 如何直接在位计算(A+B)*(-A/2)(不建立副本)? (★★☆)

(提示: np.add(out=), np.negative(out=), np.multiply(out=), np.divide(out=))

代码语言:javascript
复制
A = np.ones(3)*1
B = np.ones(3)*2
C = np.ones(3)*3
np.add(A,B,out=B)
np.divide(A,2,out=A)
np.negative(A,out=A)
np.multiply(A,B,out=A)

array([-1.5, -1.5, -1.5])

36. 用五种不同的方法去提取一个随机数组的整数部分(★★☆)

(提示: %, np.floor, np.ceil, astype, np.trunc)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.uniform(0,10,10)

print (Z - Z%1)
print (np.floor(Z))
print (np.ceil(Z)-1)
print (Z.astype(int))
print (np.trunc(Z))

37. 创建一个5x5的矩阵,其中每行的数值范围从0到4 (★★☆)

(提示: np.arange)

代码语言:javascript
复制
Z = np.zeros((5,5))
Z += np.arange(5)
print (Z)

38. 通过考虑一个可生成10个整数的函数,来构建一个数组(★☆☆)

(提示: np.fromiter)

代码语言:javascript
复制
def generate():
    for x in range(10):
        yield x
Z = np.fromiter(generate(),dtype=float,count=-1)
print (Z)

[0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.]

39. 创建一个长度为10的随机向量,其值域范围从0到1,但是不包括0和1 (★★☆)

(提示: np.linspace)

代码语言:javascript
复制
Z = np.linspace(0,1,11,endpoint=False)[1:]
print (Z)

40. 创建一个长度为10的随机向量,并将其排序 (★★☆)

(提示: sort)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.random(10)
Z.sort()
print (Z)

41.对于一个小数组,如何用比 np.sum更快的方式对其求和?(★★☆)

(提示: np.add.reduce)

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(10)
np.add.reduce(Z)

42. 对于两个随机数组A和B,检查它们是否相等(★★☆)

(提示: np.allclose, np.array_equal)

代码语言:javascript
复制
A = np.random.randint(0,2,5)
B = np.random.randint(0,2,5)
# Assuming identical shape of the arrays and a tolerance for the comparison of values
equal = np.allclose(A,B)
print(equal)

False

代码语言:javascript
复制
# 方法2
# Checking both the shape and the element values, no tolerance (values have to be exactly equal)
equal = np.array_equal(A,B)
print(equal)

False

43. 创建一个只读数组(read-only) (★★☆)

(提示: flags.writeable)

代码语言:javascript
复制
# 使用如下过程实现
Z = np.zeros(10)
Z.flags.writeable = False
Z[0] = 1

44. 将笛卡尔坐标下的一个10x2的矩阵转换为极坐标形式(★★☆)

(hint: np.sqrt, np.arctan2)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.random((10,2))
X,Y = Z[:,0], Z[:,1]
R = np.sqrt(X**2+Y**2)
T = np.arctan2(Y,X)
print (R)
print (T)

45. 创建一个长度为10的向量,并将向量中最大值替换为1 (★★☆)

(提示: argmax)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.random(10)
Z[Z.argmax()] = 0
print (Z)

46. 创建一个结构化数组,并实现 x 和 y 坐标覆盖 [0,1]x[0,1] 区域 (★★☆)

(提示: np.meshgrid)

代码语言:javascript
复制
Z = np.zeros((5,5), [('x',float),('y',float)])
Z['x'], Z['y'] = np.meshgrid(np.linspace(0,1,5),
                             np.linspace(0,1,5))
print(Z)

47. 给定两个数组X和Y,构造Cauchy矩阵C (Cij =1/(xi - yj))

(提示: np.subtract.outer)

代码语言:javascript
复制
X = np.arange(8)
Y = X + 0.5
C = 1.0 / np.subtract.outer(X, Y)
print(np.linalg.det(C))

48. 打印每个numpy标量类型的最小值和最大值?(★★☆)

(提示: np.iinfo, np.finfo, eps)

代码语言:javascript
复制
for dtype in [np.int8, np.int32, np.int64]:
    print(np.iinfo(dtype).min)
    print(np.iinfo(dtype).max)

for dtype in [np.float32, np.float64]:
    print(np.finfo(dtype).min)
    print(np.finfo(dtype).max)
    print(np.finfo(dtype).eps)

49. 如何打印一个数组中的所有数值? (★★☆)

(提示: np.set_printoptions)

代码语言:javascript
复制
np.set_printoptions(threshold=np.nan)
Z = np.zeros((16,16))
print (Z)

50. 给定标量时,如何找到数组中最接近标量的值?(★★☆)

(提示: argmin)

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(100)
v = np.random.uniform(0,100)
index = (np.abs(Z-v)).argmin()
print (Z[index])

51. 创建一个表示位置(x,y)和颜色(r,g,b)的结构化数组(★★☆)

(提示: dtype)

代码语言:javascript
复制
Z = np.zeros(10, [ ('position', [ ('x', float, 1),
                                  ('y', float, 1)]),
                   ('color',    [ ('r', float, 1),
                                  ('g', float, 1),
                                  ('b', float, 1)])])
print (Z)

52. 对一个表示坐标形状为(100,2)的随机向量,找到点与点的距离(★★☆)

(提示: np.atleast_2d, T, np.sqrt)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.random((10,2))
X,Y = np.atleast_2d(Z[:,0], Z[:,1])
D = np.sqrt( (X-X.T)**2 + (Y-Y.T)**2)
print (D)
代码语言:javascript
复制
# 方法2
# Much faster with scipy
import scipy
# Thanks Gavin Heverly-Coulson (#issue 1)
import scipy.spatial
D = scipy.spatial.distance.cdist(Z,Z)
print (D)

53. 如何将32位的浮点数(float)转换为对应的整数(integer)?

(提示: astype(copy=False))

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(10, dtype=np.int32)
Z = Z.astype(np.float32, copy=False)
print (Z)

54. 如何读取以下文件? (★★☆)

(提示: np.genfromtxt)

代码语言:javascript
复制
1, 2, 3, 4, 5
6,  ,  , 7, 8
 ,  , 9,10,11

参考链接:https://docs.scipy.org/doc/numpy-1.13.0/reference/generated/numpy.genfromtxt.html

55. 对于numpy数组,enumerate的等价操作是什么?(★★☆)

(提示: np.ndenumerate, np.ndindex)

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(9).reshape(3,3)
for index, value in np.ndenumerate(Z):
    print (index, value)
for index in np.ndindex(Z.shape):
    print (index, Z[index])

56. 生成一个通用的二维Gaussian-like数组 (★★☆)

(提示: np.meshgrid, np.exp)

代码语言:javascript
复制
X, Y = np.meshgrid(np.linspace(-1,1,10), np.linspace(-1,1,10))
D = np.sqrt(X*X+Y*Y)
sigma, mu = 1.0, 0.0
G = np.exp(-( (D-mu)**2 / ( 2.0 * sigma**2 ) ) )
print (G)

57. 对一个二维数组,如何在其内部随机放置p个元素? (★★☆)

(提示: np.put, np.random.choice)

代码语言:javascript
复制
n = 10
p = 3
Z = np.zeros((n,n))
np.put(Z, np.random.choice(range(n*n), p, replace=False),1)
print (Z)

58. 减去一个矩阵中的每一行的平均值 (★★☆)

(提示: mean(axis=,keepdims=))

代码语言:javascript
复制
X = np.random.rand(5, 10)
# Recent versions of numpy
Y = X - X.mean(axis=1, keepdims=True)
print(Y)
代码语言:javascript
复制
# 方法2
# Older versions of numpy
Y = X - X.mean(axis=1).reshape(-1, 1)
print (Y)

59. 如何通过第n列对一个数组进行排序? (★★☆)

(提示: argsort)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.randint(0,10,(3,3))
print (Z)
print (Z[Z[:,1].argsort()])

60. 如何检查一个二维数组是否有空列?(★★☆)

(提示: any, ~)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.randint(0,3,(3,10))
print ((~Z.any(axis=0)).any())

True

61. 从数组中的给定值中找出最近的值 (★★☆)

(提示: np.abs, argmin, flat)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.uniform(0,1,10)
z = 0.5
m = Z.flat[np.abs(Z - z).argmin()]
print (m)

0.5531249196891759

62. 如何用迭代器(iterator)计算两个分别具有形状(1,3)和(3,1)的数组? (★★☆)

(提示: np.nditer)

代码语言:javascript
复制
A = np.arange(3).reshape(3,1)
B = np.arange(3).reshape(1,3)
it = np.nditer([A,B,None])
for x,y,z in it: 
    z[...] = x + y
print (it.operands[2])

63. 创建一个具有name属性的数组类(★★☆)

(提示: class方法)

代码语言:javascript
复制
class NamedArray(np.ndarray):
    def __new__(cls, array, name="no name"):
        obj = np.asarray(array).view(cls)
        obj.name = name
        return obj
    def __array_finalize__(self, obj):
        if obj is None: return
        self.info = getattr(obj, 'name', "no name")

Z = NamedArray(np.arange(10), "range_10")
print (Z.name)

range_10

64. 考虑一个给定的向量,如何对由第二个向量索引的每个元素加1(小心重复的索引)? (★★★)

(提示: np.bincount | np.add.at)

代码语言:javascript
复制
Z = np.ones(10)
I = np.random.randint(0,len(Z),20)
Z += np.bincount(I, minlength=len(Z))
print(Z)

[3. 1. 5. 4. 3. 4. 2. 1. 4. 3.]

代码语言:javascript
复制
# 方法2
np.add.at(Z, I, 1)
print(Z)

[5. 1. 9. 7. 5. 7. 3. 1. 7. 5.]

65. 根据索引列表(I),如何将向量(X)的元素累加到数组(F)? (★★★)

(提示: np.bincount)

代码语言:javascript
复制
X = [1,2,3,4,5,6]
I = [1,3,9,3,4,1]
F = np.bincount(I,X)
print (F)

[0. 7. 0. 6. 5. 0. 0. 0. 0. 3.]

66. 考虑一个(dtype=ubyte) 的 (w,h,3)图像,计算其唯一颜色的数量(★★★)

(提示: np.unique)

代码语言:javascript
复制
w,h = 16,16
I = np.random.randint(0,2,(h,w,3)).astype(np.ubyte)
#Note that we should compute 256*256 first. 
#Otherwise numpy will only promote F.dtype to 'uint16' and overfolw will occur
F = I[...,0]*(256*256) + I[...,1]*256 +I[...,2]
n = len(np.unique(F))
print (n)

8

67. 考虑一个四维数组,如何一次性计算出最后两个轴(axis)的和?(★★★)

(提示: sum(axis=(-2,-1)))

代码语言:javascript
复制
A = np.random.randint(0,10,(3,4,3,4))
# solution by passing a tuple of axes (introduced in numpy 1.7.0)
sum = A.sum(axis=(-2,-1))
print (sum)

# 方法2
sum = A.reshape(A.shape[:-2] + (-1,)).sum(axis=-1)
print (sum)

68. 考虑一个一维向量D,如何使用相同大小的向量S来计算D子集的均值?(★★★)

(提示: np.bincount)

代码语言:javascript
复制
D = np.random.uniform(0,1,100)
S = np.random.randint(0,10,100)
D_sums = np.bincount(S, weights=D)
D_counts = np.bincount(S)
D_means = D_sums / D_counts
print (D_means)
代码语言:javascript
复制
# 方法2
import pandas as pd
print(pd.Series(D).groupby(S).mean())

69. 如何获得点积 dot prodcut的对角线? (★★★)

(提示: np.diag)

代码语言:javascript
复制
A = np.random.uniform(0,1,(5,5))
B = np.random.uniform(0,1,(5,5))
# slow version
np.diag(np.dot(A, B))

# 方法2
# Fast version
np.sum(A * B.T, axis=1)

# 方法3
# Faster version
np.einsum("ij,ji->i", A, B)

70. 考虑一个向量[1,2,3,4,5],如何建立一个新的向量,在这个新向量中每个值之间有3个连续的零?(★★★)

(提示: array[::4])

代码语言:javascript
复制
Z = np.array([1,2,3,4,5])
nz = 3
Z0 = np.zeros(len(Z) + (len(Z)-1)*(nz))
Z0[::nz+1] = Z
print (Z0)

[1. 0. 0. 0. 2. 0. 0. 0. 3. 0. 0. 0. 4. 0. 0. 0. 5.]

71. 考虑一个维度(5,5,3)的数组,如何将其与一个(5,5)的数组相乘?(★★★)

(提示: array[:, :, None])

代码语言:javascript
复制
A = np.ones((5,5,3))
B = 2*np.ones((5,5))
print (A * B[:,:,None])

72. 如何对一个数组中任意两行做交换? (★★★)

(提示: array[[]] = array[[]])

代码语言:javascript
复制
A = np.arange(25).reshape(5,5)
A[[0,1]] = A[[1,0]]
print (A)

73. 考虑一个可以描述10个三角形的triplets,找到可以分割全部三角形的line segment

Consider a set of 10 triplets describing 10 triangles (with shared vertices), find the set of unique line segments composing all the triangles (★★★) (提示: repeat, np.roll, np.sort, view, np.unique)

代码语言:javascript
复制
faces = np.random.randint(0,100,(10,3))
F = np.roll(faces.repeat(2,axis=1),-1,axis=1)
F = F.reshape(len(F)*3,2)
F = np.sort(F,axis=1)
G = F.view( dtype=[('p0',F.dtype),('p1',F.dtype)] )
G = np.unique(G)
print (G)

74. 给定一个二进制的数组C,如何产生一个数组A满足np.bincount(A)==C(★★★)

(提示: np.repeat)

代码语言:javascript
复制
C = np.bincount([1,1,2,3,4,4,6])
A = np.repeat(np.arange(len(C)), C)
print (A)

[1 1 2 3 4 4 6]

75. 如何通过滑动窗口计算一个数组的平均数? (★★★)

(提示: np.cumsum)

代码语言:javascript
复制
def moving_average(a, n=3) :
    ret = np.cumsum(a, dtype=float)
    ret[n:] = ret[n:] - ret[:-n]
    return ret[n - 1:] / n
Z = np.arange(20)
print(moving_average(Z, n=3))

[ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.]

76. Consider a one-dimensional array Z, build a two-dimensional array whose first row is (Z[0],Z[1],Z[2]) and each subsequent row is shifted by 1 (last row should be (Z[-3],Z[-2],Z[-1]) (★★★)

(提示: from numpy.lib import stride_tricks)

代码语言:javascript
复制
from numpy.lib import stride_tricks
def rolling(a, window):
    shape = (a.size - window + 1, window)
    strides = (a.itemsize, a.itemsize)
    return stride_tricks.as_strided(a, shape=shape, strides=strides)
Z = rolling(np.arange(10), 3)
print (Z)

77. 如何对布尔值取反,或者原位(in-place)改变浮点数的符号(sign)?(★★★)

(提示: np.logical_not, np.negative)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.randint(0,2,100)
np.logical_not(Z, out=Z)
代码语言:javascript
复制
Z = np.random.uniform(-1.0,1.0,100)
np.negative(Z, out=Z)

78. 考虑两组点集P0和P1去描述一组线(二维)和一个点p,如何计算点p到每一条线 i (P0[i],P1[i])的距离?(★★★)

代码语言:javascript
复制
def distance(P0, P1, p):
    T = P1 - P0
    L = (T**2).sum(axis=1)
    U = -((P0[:,0]-p[...,0])*T[:,0] + (P0[:,1]-p[...,1])*T[:,1]) / L
    U = U.reshape(len(U),1)
    D = P0 + U*T - p
    return np.sqrt((D**2).sum(axis=1))

P0 = np.random.uniform(-10,10,(10,2))
P1 = np.random.uniform(-10,10,(10,2))
p  = np.random.uniform(-10,10,( 1,2))

print (distance(P0, P1, p))

79.考虑两组点集P0和P1去描述一组线(二维)和一组点集P,如何计算每一个点 j(P[j]) 到每一条线 i (P0[i],P1[i])的距离?(★★★)

代码语言:javascript
复制
# based on distance function from previous question
P0 = np.random.uniform(-10, 10, (10,2))
P1 = np.random.uniform(-10,10,(10,2))
p = np.random.uniform(-10, 10, (10,2))
print (np.array([distance(P0,P1,p_i) for p_i in p]))

80.Consider an arbitrary array, write a function that extract a subpart with a fixed shape and centered on a given element (pad with a fill value when necessary) (★★★)

(hint: minimum, maximum)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.randint(0,10,(10,10))
shape = (5,5)
fill  = 0
position = (1,1)

R = np.ones(shape, dtype=Z.dtype)*fill
P  = np.array(list(position)).astype(int)
Rs = np.array(list(R.shape)).astype(int)
Zs = np.array(list(Z.shape)).astype(int)

R_start = np.zeros((len(shape),)).astype(int)
R_stop  = np.array(list(shape)).astype(int)
Z_start = (P-Rs//2)
Z_stop  = (P+Rs//2)+Rs%2

R_start = (R_start - np.minimum(Z_start,0)).tolist()
Z_start = (np.maximum(Z_start,0)).tolist()
R_stop = np.maximum(R_start, (R_stop - np.maximum(Z_stop-Zs,0))).tolist()
Z_stop = (np.minimum(Z_stop,Zs)).tolist()

r = [slice(start,stop) for start,stop in zip(R_start,R_stop)]
z = [slice(start,stop) for start,stop in zip(Z_start,Z_stop)]
R[r] = Z[z]
print (Z)
print (R)

81. 考虑一个数组Z = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14],如何生成一个数组R = [[1,2,3,4], [2,3,4,5], [3,4,5,6], …,[11,12,13,14]]? (★★★)

(提示: stride_tricks.as_strided)

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(1,15,dtype=np.uint32)
R = stride_tricks.as_strided(Z,(11,4),(4,4))
print (R)

82. 计算一个矩阵的秩(★★★)

(提示: np.linalg.svd)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.uniform(0,1,(10,10))
U, S, V = np.linalg.svd(Z) # Singular Value Decomposition
rank = np.sum(S > 1e-10)
print (rank)

83. 如何找到一个数组中出现频率最高的值?

(提示: np.bincount, argmax)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.randint(0,10,50)
print (np.bincount(Z).argmax())

1

84. 从一个10x10的矩阵中提取出连续的3x3区块(★★★)

(提示: stride_tricks.as_strided)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.randint(0,5,(10,10))
n = 3
i = 1 + (Z.shape[0]-3)
j = 1 + (Z.shape[1]-3)
C = stride_tricks.as_strided(Z, shape=(i, j, n, n), strides=Z.strides + Z.strides)
print (C)

85. 创建一个满足 Z[i,j] == Z[j,i]的子类 (★★★)

(提示: class 方法)

代码语言:javascript
复制
class Symetric(np.ndarray):
    def __setitem__(self, index, value):
        i,j = index
        super(Symetric, self).__setitem__((i,j), value)
        super(Symetric, self).__setitem__((j,i), value)

def symetric(Z):
    return np.asarray(Z + Z.T - np.diag(Z.diagonal())).view(Symetric)

S = symetric(np.random.randint(0,10,(5,5)))
S[2,3] = 42
print (S)

86. 考虑p个 nxn 矩阵和一组形状为(n,1)的向量,如何直接计算p个矩阵的乘积(n,1)?(★★★)

(提示: np.tensordot)

代码语言:javascript
复制
p, n = 10, 20
M = np.ones((p,n,n))
V = np.ones((p,n,1))
S = np.tensordot(M, V, axes=[[0, 2], [0, 1]])
print (S)

87. 对于一个16x16的数组,如何得到一个区域(block-sum)的和(区域大小为4x4)? (★★★)

(提示: np.add.reduceat)

代码语言:javascript
复制
Z = np.ones((16,16))
k = 4
S = np.add.reduceat(np.add.reduceat(Z, np.arange(0, Z.shape[0], k), axis=0),
                                       np.arange(0, Z.shape[1], k), axis=1)
print (S)

88. 如何利用numpy数组实现Game of Life? (★★★)

(提示: Game of Life)

代码语言:javascript
复制
def iterate(Z):
    # Count neighbours
    N = (Z[0:-2,0:-2] + Z[0:-2,1:-1] + Z[0:-2,2:] +
         Z[1:-1,0:-2]                + Z[1:-1,2:] +
         Z[2:  ,0:-2] + Z[2:  ,1:-1] + Z[2:  ,2:])

    # Apply rules
    birth = (N==3) & (Z[1:-1,1:-1]==0)
    survive = ((N==2) | (N==3)) & (Z[1:-1,1:-1]==1)
    Z[...] = 0
    Z[1:-1,1:-1][birth | survive] = 1
    return Z

Z = np.random.randint(0,2,(50,50))
for i in range(100): Z = iterate(Z)
print (Z)

89. 如何找到一个数组的第n个最大值? (★★★)

(提示: np.argsort | np.argpartition)

代码语言:javascript
复制
Z = np.arange(10000)
np.random.shuffle(Z)
n = 5

# Slow
print (Z[np.argsort(Z)[-n:]])

[9995 9996 9997 9998 9999]

代码语言:javascript
复制
# 方法2
# Fast
print (Z[np.argpartition(-Z,n)[:n]])

[9999 9997 9998 9996 9995]

90. 给定任意个数向量,创建笛卡尔积(每一个元素的每一种组合)(★★★)

(提示: np.indices)

代码语言:javascript
复制
def cartesian(arrays):
    arrays = [np.asarray(a) for a in arrays]
    shape = (len(x) for x in arrays)

    ix = np.indices(shape, dtype=int)
    ix = ix.reshape(len(arrays), -1).T

    for n, arr in enumerate(arrays):
        ix[:, n] = arrays[n][ix[:, n]]

    return ix

print (cartesian(([1, 2, 3], [4, 5], [6, 7])))

91. 如何从一个正常数组创建记录数组(record array)? (★★★)

(提示: np.core.records.fromarrays)

代码语言:javascript
复制
Z = np.array([("Hello", 2.5, 3),
              ("World", 3.6, 2)])
R = np.core.records.fromarrays(Z.T, 
                               names='col1, col2, col3',
                               formats = 'S8, f8, i8')
print (R)

[(b'Hello', 2.5, 3) (b'World', 3.6, 2)]

92. 考虑一个大向量Z, 用三种不同的方法计算它的立方(★★★)

(提示: np.power, *, np.einsum)

代码语言:javascript
复制
x = np.random.rand()
np.power(x,3)

# 方法2
x*x*x

# 方法3
np.einsum('i,i,i->i',x,x,x)

93. 考虑两个形状分别为(8,3) 和(2,2)的数组A和B. 如何在数组A中找到满足包含B中元素的行?(不考虑B中每行元素顺序)?(★★★)

(提示: np.where)

代码语言:javascript
复制
A = np.random.randint(0,5,(8,3))
B = np.random.randint(0,5,(2,2))

C = (A[..., np.newaxis, np.newaxis] == B)
rows = np.where(C.any((3,1)).all(1))[0]
print (rows)

[0 1 4 5 6 7]

94. 考虑一个10x3的矩阵,分解出有不全相同值的行 (如 [2,2,3]) (★★★)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.randint(0,5,(10,3))
print (Z)

# solution for arrays of all dtypes (including string arrays and record arrays)
E = np.all(Z[:,1:] == Z[:,:-1], axis=1)
U = Z[~E]
print (U)
代码语言:javascript
复制
# 方法2
# soluiton for numerical arrays only, will work for any number of columns in Z
U = Z[Z.max(axis=1) != Z.min(axis=1),:]
print (U)

95. 将一个整数向量转换为matrix binary的表现形式 (★★★)

(提示: np.unpackbits)

代码语言:javascript
复制
I = np.array([0, 1, 2, 3, 15, 16, 32, 64, 128])
B = ((I.reshape(-1,1) & (2**np.arange(8))) != 0).astype(int)
print(B[:,::-1])
代码语言:javascript
复制
# 方法2
print (np.unpackbits(I[:, np.newaxis], axis=1))

96. 给定一个二维数组,如何提取出唯一的(unique)行?(★★★)

(提示: np.ascontiguousarray)

代码语言:javascript
复制
Z = np.random.randint(0,2,(6,3))
T = np.ascontiguousarray(Z).view(np.dtype((np.void, Z.dtype.itemsize * Z.shape[1])))
_, idx = np.unique(T, return_index=True)
uZ = Z[idx]
print (uZ)

97. 考虑两个向量A和B,写出用einsum等式对应的inner, outer, sum, mul函数(★★★)

(提示: np.einsum)

代码语言:javascript
复制
A = np.random.uniform(0,1,10)
B = np.random.uniform(0,1,10)
print ('sum')
print (np.einsum('i->', A))# np.sum(A)

print ('A * B')
print (np.einsum('i,i->i', A, B)) # A * B

print ('inner')
print (np.einsum('i,i', A, B))    # np.inner(A, B)

print ('outer')
print (np.einsum('i,j->ij', A, B))    # np.outer(A, B)

98. 考虑一个由两个向量描述的路径(X,Y),如何用等距样例(equidistant samples)对其进行采样(sample)? (★★★)

Considering a path described by two vectors (X,Y), how to sample it using equidistant samples (提示: np.cumsum, np.interp)

代码语言:javascript
复制
phi = np.arange(0, 10*np.pi, 0.1)
a = 1
x = a*phi*np.cos(phi)
y = a*phi*np.sin(phi)

dr = (np.diff(x)**2 + np.diff(y)**2)**.5 # segment lengths
r = np.zeros_like(x)
r[1:] = np.cumsum(dr)                # integrate path
r_int = np.linspace(0, r.max(), 200) # regular spaced path
x_int = np.interp(r_int, r, x)       # integrate path
y_int = np.interp(r_int, r, y)

99. Given an integer n and a 2D array X, select from X the rows which can be interpreted as draws from a multinomial distribution with n degrees, i.e., the rows which only contain integers and which sum to n. (★★★)

(提示: np.logical_and.reduce, np.mod)

代码语言:javascript
复制
X = np.asarray([[1.0, 0.0, 3.0, 8.0],
                [2.0, 0.0, 1.0, 1.0],
                [1.5, 2.5, 1.0, 0.0]])
n = 4
M = np.logical_and.reduce(np.mod(X, 1) == 0, axis=-1)
M &= (X.sum(axis=-1) == n)
print (X[M])

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

100. 对于一个一维数组X,计算它boostrapped之后的95%置信区间的平均值。

(Compute bootstrapped 95% confidence intervals for the mean of a 1D array X,i.e. resample the elements of an array with replacement N times, compute the mean of each sample, and then compute percentiles over the means). (★★★) (提示: np.percentile)

代码语言:javascript
复制
X = np.random.randn(100) # random 1D array
N = 1000 # number of bootstrap samples
idx = np.random.randint(0, X.size, (N, X.size))
means = X[idx].mean(axis=1)
confint = np.percentile(means, [2.5, 97.5])
print (confint)

原文地址:https://www.kesci.com/home/project/59f29f67c5f3f5119527a2cc

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自微信公众号。
原始发表:2020-01-14,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 Datawhale 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 2. 打印numpy的版本和配置说明 (★☆☆)
  • 3. 创建一个长度为10的空向量 (★☆☆)
  • 4. 如何找到任何一个数组的内存大小?(★☆☆)
  • 5. 如何从命令行得到numpy中add函数的说明文档? (★☆☆)
  • 6. 创建一个长度为10并且除了第五个值为1的空向量 (★☆☆)
  • 7. 创建一个值域范围从10到49的向量(★☆☆)
  • 8. 反转一个向量(第一个元素变为最后一个) (★☆☆)
  • 9. 创建一个 3x3 并且值从0到8的矩阵(★☆☆)
  • 10. 找到数组[1,2,0,0,4,0]中非0元素的位置索引 (★☆☆)
  • 11. 创建一个 3x3 的单位矩阵 (★☆☆)
  • 12. 创建一个 3x3x3的随机数组 (★☆☆)
  • 13. 创建一个 10x10 的随机数组并找到它的最大值和最小值 (★☆☆)
  • 15. 创建一个二维数组,其中边界值为1,其余值为0 (★☆☆)
  • 16. 对于一个存在在数组,如何添加一个用0填充的边界? (★☆☆)
  • 17. 以下表达式运行的结果分别是什么? (★☆☆)
  • 19. 创建一个8x8 的矩阵,并且设置成棋盘样式 (★☆☆)
  • 21. 用tile函数去创建一个 8x8的棋盘样式矩阵(★☆☆)
  • 22. 对一个5x5的随机矩阵做归一化(★☆☆)
  • 23. 创建一个将颜色描述为(RGBA)四个无符号字节的自定义dtype?(★☆☆)
  • 24. 一个5x3的矩阵与一个3x2的矩阵相乘,实矩阵乘积是什么?(★☆☆)
  • 27. 考虑一个整数向量Z,下列表达合法的是哪个? (★☆☆)
  • 28. 下列表达式的结果分别是什么?(★☆☆)
  • 29. 如何从零位对浮点数组做舍入 ? (★☆☆)
  • 30. 如何找到两个数组中的共同元素? (★☆☆)
  • 31. 如何忽略所有的 numpy 警告(尽管不建议这么做)? (★☆☆)
  • 32. 下面的表达式是正确的吗? (★☆☆)
  • 33. 如何得到昨天,今天,明天的日期? (★☆☆)
  • 34. 如何得到所有与2016年7月对应的日期?(★★☆)
  • 35. 如何直接在位计算(A+B)*(-A/2)(不建立副本)? (★★☆)
  • 36. 用五种不同的方法去提取一个随机数组的整数部分(★★☆)
  • 37. 创建一个5x5的矩阵,其中每行的数值范围从0到4 (★★☆)
  • 38. 通过考虑一个可生成10个整数的函数,来构建一个数组(★☆☆)
  • 39. 创建一个长度为10的随机向量,其值域范围从0到1,但是不包括0和1 (★★☆)
  • 41.对于一个小数组,如何用比 np.sum更快的方式对其求和?(★★☆)
  • 42. 对于两个随机数组A和B,检查它们是否相等(★★☆)
  • 43. 创建一个只读数组(read-only) (★★☆)
  • 45. 创建一个长度为10的向量,并将向量中最大值替换为1 (★★☆)
  • 46. 创建一个结构化数组,并实现 x 和 y 坐标覆盖 [0,1]x[0,1] 区域 (★★☆)
  • 47. 给定两个数组X和Y,构造Cauchy矩阵C (Cij =1/(xi - yj))
  • 48. 打印每个numpy标量类型的最小值和最大值?(★★☆)
  • 49. 如何打印一个数组中的所有数值? (★★☆)
  • 50. 给定标量时,如何找到数组中最接近标量的值?(★★☆)
  • 51. 创建一个表示位置(x,y)和颜色(r,g,b)的结构化数组(★★☆)
  • 52. 对一个表示坐标形状为(100,2)的随机向量,找到点与点的距离(★★☆)
  • 53. 如何将32位的浮点数(float)转换为对应的整数(integer)?
  • 54. 如何读取以下文件? (★★☆)
  • 55. 对于numpy数组,enumerate的等价操作是什么?(★★☆)
  • 57. 对一个二维数组,如何在其内部随机放置p个元素? (★★☆)
  • 58. 减去一个矩阵中的每一行的平均值 (★★☆)
  • 59. 如何通过第n列对一个数组进行排序? (★★☆)
  • 60. 如何检查一个二维数组是否有空列?(★★☆)
  • 61. 从数组中的给定值中找出最近的值 (★★☆)
  • 62. 如何用迭代器(iterator)计算两个分别具有形状(1,3)和(3,1)的数组? (★★☆)
  • 63. 创建一个具有name属性的数组类(★★☆)
  • 64. 考虑一个给定的向量,如何对由第二个向量索引的每个元素加1(小心重复的索引)? (★★★)
  • 65. 根据索引列表(I),如何将向量(X)的元素累加到数组(F)? (★★★)
  • 66. 考虑一个(dtype=ubyte) 的 (w,h,3)图像,计算其唯一颜色的数量(★★★)
  • 67. 考虑一个四维数组,如何一次性计算出最后两个轴(axis)的和?(★★★)
  • 68. 考虑一个一维向量D,如何使用相同大小的向量S来计算D子集的均值?(★★★)
  • 69. 如何获得点积 dot prodcut的对角线? (★★★)
  • 70. 考虑一个向量[1,2,3,4,5],如何建立一个新的向量,在这个新向量中每个值之间有3个连续的零?(★★★)
  • 71. 考虑一个维度(5,5,3)的数组,如何将其与一个(5,5)的数组相乘?(★★★)
  • 72. 如何对一个数组中任意两行做交换? (★★★)
  • 75. 如何通过滑动窗口计算一个数组的平均数? (★★★)
  • 76. Consider a one-dimensional array Z, build a two-dimensional array whose first row is (Z[0],Z[1],Z[2]) and each subsequent row is shifted by 1 (last row should be (Z[-3],Z[-2],Z[-1]) (★★★)
  • 77. 如何对布尔值取反,或者原位(in-place)改变浮点数的符号(sign)?(★★★)
  • 78. 考虑两组点集P0和P1去描述一组线(二维)和一个点p,如何计算点p到每一条线 i (P0[i],P1[i])的距离?(★★★)
  • 79.考虑两组点集P0和P1去描述一组线(二维)和一组点集P,如何计算每一个点 j(P[j]) 到每一条线 i (P0[i],P1[i])的距离?(★★★)
  • 80.Consider an arbitrary array, write a function that extract a subpart with a fixed shape and centered on a given element (pad with a fill value when necessary) (★★★)
  • 81. 考虑一个数组Z = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14],如何生成一个数组R = [[1,2,3,4], [2,3,4,5], [3,4,5,6], …,[11,12,13,14]]? (★★★)
  • 82. 计算一个矩阵的秩(★★★)
  • 83. 如何找到一个数组中出现频率最高的值?
  • 84. 从一个10x10的矩阵中提取出连续的3x3区块(★★★)
  • 85. 创建一个满足 Z[i,j] == Z[j,i]的子类 (★★★)
  • 87. 对于一个16x16的数组,如何得到一个区域(block-sum)的和(区域大小为4x4)? (★★★)
  • 88. 如何利用numpy数组实现Game of Life? (★★★)
  • 89. 如何找到一个数组的第n个最大值? (★★★)
  • 90. 给定任意个数向量,创建笛卡尔积(每一个元素的每一种组合)(★★★)
  • 91. 如何从一个正常数组创建记录数组(record array)? (★★★)
  • 92. 考虑一个大向量Z, 用三种不同的方法计算它的立方(★★★)
  • 93. 考虑两个形状分别为(8,3) 和(2,2)的数组A和B. 如何在数组A中找到满足包含B中元素的行?(不考虑B中每行元素顺序)?(★★★)
  • 94. 考虑一个10x3的矩阵,分解出有不全相同值的行 (如 [2,2,3]) (★★★)
  • 95. 将一个整数向量转换为matrix binary的表现形式 (★★★)
  • 96. 给定一个二维数组,如何提取出唯一的(unique)行?(★★★)
  • 98. 考虑一个由两个向量描述的路径(X,Y),如何用等距样例(equidistant samples)对其进行采样(sample)? (★★★)
  • 99. Given an integer n and a 2D array X, select from X the rows which can be interpreted as draws from a multinomial distribution with n degrees, i.e., the rows which only contain integers and which sum to n. (★★★)
  • 100. 对于一个一维数组X,计算它boostrapped之后的95%置信区间的平均值。
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档