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社区首页 >专栏 >【Python】简约而不简单的Numpy小抄表(含主要语法、代码)

【Python】简约而不简单的Numpy小抄表(含主要语法、代码)

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黄博的机器学习圈子
发布2023-01-10 15:05:26
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发布2023-01-10 15:05:26
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Numpy是一个用python实现的科学计算的扩展程序库,包括:

  • 1、一个强大的N维数组对象Array;
  • 2、比较成熟的(广播)函数库;
  • 3、用于整合C/C++和Fortran代码的工具包;
  • 4、实用的线性代数、傅里叶变换和随机数生成函数。numpy和稀疏矩阵运算包scipy配合使用更加方便。

NumPy(Numeric Python)提供了许多高级的数值编程工具,如:矩阵数据类型、矢量处理,以及精密的运算库。专为进行严格的数字处理而产生。多为很多大型金融公司使用,以及核心的科学计算组织如:Lawrence Livermore,NASA用其处理一些本来使用C++,Fortran或Matlab等所做的任务。

本文整理了一个Numpy的小抄表,总结了Numpy的常用操作,可以收藏慢慢看。

安装Numpy

可以通过 Pip 或者 Anaconda安装Numpy:

代码语言:javascript
复制
$ pip install numpy

代码语言:javascript
复制
$ conda install numpy

本文目录

  1. 基础
    • 占位符
  2. 数组
    • 增加或减少元素
    • 合并数组
    • 分割数组
    • 数组形状变化
    • 拷贝 /排序
    • 数组操作
    • 其他
  3. 数学计算
    • 数学计算
    • 比较
    • 基础统计
    • 更多
  4. 切片和子集
  5. 小技巧

基础

NumPy最常用的功能之一就是NumPy数组:列表和NumPy数组的最主要区别在于功能性和速度。

列表提供基本操作,但NumPy添加了FTTs、卷积、快速搜索、基本统计、线性代数、直方图等。

两者数据科学最重要的区别是能够用NumPy数组进行元素级计算。

axis 0 通常指行

axis 1 通常指列

操作

描述

文档

np.array([1,2,3])

一维数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.array.html#numpy.array

np.array([(1,2,3),(4,5,6)])

二维数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.array.html#numpy.array

np.arange(start,stop,step)

等差数组

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.arange.html

占位符

操作

描述

文档

np.linspace(0,2,9)

数组中添加等差的值

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.linspace.html

np.zeros((1,2))

创建全0数组

docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.zeros.html

np.ones((1,2))

创建全1数组

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.ones.html#numpy.ones

np.random.random((5,5))

创建随机数的数组

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.random.random.html

np.empty((2,2))

创建空数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.empty.html

举例:

代码语言:javascript
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import numpy as np

# 1 dimensional
x = np.array([1,2,3])
# 2 dimensional
y = np.array([(1,2,3),(4,5,6)])

x = np.arange(3)
>>> array([0, 1, 2])

y = np.arange(3.0)
>>> array([ 0.,  1.,  2.])

x = np.arange(3,7)
>>> array([3, 4, 5, 6])

y = np.arange(3,7,2)
>>> array([3, 5])

数组属性

数组属性

语法

描述

文档

array.shape

维度(行,列)

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.ndarray.shape.html

len(array)

数组长度

https://docs.python.org/3.5/library/functions.html#len

array.ndim

数组的维度数

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.ndarray.ndim.html

array.size

数组的元素数

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.ndarray.size.html

array.dtype

数据类型

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/arrays.dtypes.html

array.astype(type)

转换数组类型

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.ndarray.astype.html

type(array)

显示数组类型

https://numpy.org/doc/stable/user/basics.types.html

拷贝 /排序

操作

描述

文档

np.copy(array)

创建数组拷贝

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.copy.html

other = array.copy()

创建数组深拷贝

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.copy.html

array.sort()

排序一个数组

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.sort.html

array.sort(axis=0)

按照指定轴排序一个数组

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.sort.html

举例
代码语言:javascript
复制
import numpy as np
# Sort sorts in ascending order
y = np.array([10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1])
y.sort()
print(y)
>>> [ 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10]

数组操作例程

增加或减少元素

操作

描述

文档

np.append(a,b)

增加数据项到数组

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.append.html

np.insert(array, 1, 2, axis)

沿着数组0轴或者1轴插入数据项

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.insert.html

np.resize((2,4))

将数组调整为形状(2,4)

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.resize.html

np.delete(array,1,axis)

从数组里删除数据项

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.delete.html

举例
代码语言:javascript
复制
import numpy as np
# Append items to array
a = np.array([(1, 2, 3),(4, 5, 6)])
b = np.append(a, [(7, 8, 9)])
print(b)
>>> [1 2 3 4 5 6 7 8 9]

# Remove index 2 from previous array
print(np.delete(b, 2))
>>> [1 2 4 5 6 7 8 9]

组合数组

操作

描述

文档

np.concatenate((a,b),axis=0)

连接2个数组,添加到末尾

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.concatenate.html

np.vstack((a,b))

按照行堆叠数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.vstack.html

np.hstack((a,b))

按照列堆叠数组

docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.hstack.html#numpy.hstack

举例
代码语言:javascript
复制
import numpy as np
a = np.array([1, 3, 5])
b = np.array([2, 4, 6])

# Stack two arrays row-wise
print(np.vstack((a,b)))
>>> [[1 3 5]
     [2 4 6]]

# Stack two arrays column-wise
print(np.hstack((a,b)))
>>> [1 3 5 2 4 6]

分割数组

操作

描述

文档

numpy.split()

分割数组

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.split.html

np.array_split(array, 3)

将数组拆分为大小(几乎)相同的子数组

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.array_split.html#numpy.array_split

numpy.hsplit(array, 3)

在第3个索引处水平拆分数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.hsplit.html#numpy.hsplit

举例
代码语言:javascript
复制
# Split array into groups of ~3
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])
print(np.array_split(a, 3))
>>> [array([1, 2, 3]), array([4, 5, 6]), array([7, 8])]

数组形状变化

操作

操作

描述

文档

other = ndarray.flatten()

平铺一个二维数组到一维数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.ndarray.flatten.html

numpy.flip()

翻转一维数组中元素的顺序

https://docs.scipy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.flip.html

np.ndarray[::-1]

翻转一维数组中元素的顺序

reshape

改变数组的维数

https://docs.scipy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.reshape.html

squeeze

从数组的形状中删除单维度条目

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.squeeze.html

expand_dims

扩展数组维度

https://docs.scipy.org/doc/numpy-1.13.0/reference/generated/numpy.expand_dims.html

其他

操作

描述

文档

other = ndarray.flatten()

平铺2维数组到1维数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.ndarray.flatten.html

array = np.transpose(other)array.T

数组转置

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.transpose.html

inverse = np.linalg.inv(matrix)

求矩阵的逆矩阵

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.linalg.inv.html

举例
代码语言:javascript
复制
# Find inverse of a given matrix
>>> np.linalg.inv([[3,1],[2,4]])
array([[ 0.4, -0.1],
       [-0.2,  0.3]])

数学计算

操作

操作

描述

文档

np.add(x,y)x + y

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.add.html

np.substract(x,y)x - y

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.subtract.html#numpy.subtract

np.divide(x,y)x / y

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.divide.html#numpy.divide

np.multiply(x,y)x * y

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.multiply.html#numpy.multiply

np.sqrt(x)

平方根

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.sqrt.html#numpy.sqrt

np.sin(x)

元素正弦

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.sin.html#numpy.sin

np.cos(x)

元素余弦

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.cos.html#numpy.cos

np.log(x)

元素自然对数

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.log.html#numpy.log

np.dot(x,y)

点积

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.dot.html

np.roots([1,0,-4])

给定多项式系数的根

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.roots.html

举例

代码语言:javascript
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# If a 1d array is added to a 2d array (or the other way), NumPy
# chooses the array with smaller dimension and adds it to the one
# with bigger dimension
a = np.array([1, 2, 3])
b = np.array([(1, 2, 3), (4, 5, 6)])
print(np.add(a, b))
>>> [[2 4 6]
     [5 7 9]]
     
# Example of np.roots
# Consider a polynomial function (x-1)^2 = x^2 - 2*x + 1
# Whose roots are 1,1
>>> np.roots([1,-2,1])
array([1., 1.])
# Similarly x^2 - 4 = 0 has roots as x=±2
>>> np.roots([1,0,-4])
array([-2.,  2.])

比较

操作

描述

文档

==

等于

https://docs.python.org/2/library/stdtypes.html

!=

不等于

https://docs.python.org/2/library/stdtypes.html

<

小于

https://docs.python.org/2/library/stdtypes.html

>

大于

https://docs.python.org/2/library/stdtypes.html

<=

小于等于

https://docs.python.org/2/library/stdtypes.html

>=

大于等于

https://docs.python.org/2/library/stdtypes.html

np.array_equal(x,y)

数组比较

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.array_equal.html

举例:
代码语言:javascript
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# Using comparison operators will create boolean NumPy arrays
z = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10])
c = z < 6
print(c)
>>> [ True  True  True  True  True False False False False False]

基本的统计

操作

描述

文档

np.mean(array)

Mean

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.mean.html#numpy.mean

np.median(array)

Median

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.median.html#numpy.median

array.corrcoef()

Correlation Coefficient

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.corrcoef.html#numpy.corrcoef

np.std(array)

Standard Deviation

https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.std.html#numpy.std

举例
代码语言:javascript
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# Statistics of an array
a = np.array([1, 1, 2, 5, 8, 10, 11, 12])

# Standard deviation
print(np.std(a))
>>> 4.2938910093294167

# Median
print(np.median(a))
>>> 6.5

更多

操作

描述

文档

array.sum()

数组求和

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.sum.html

array.min()

数组求最小值

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.ndarray.min.html

array.max(axis=0)

数组求最大值(沿着0轴)

array.cumsum(axis=0)

指定轴求累计和

https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.cumsum.html

切片和子集

操作

描述

文档

array[i]

索引i处的一维数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/arrays.indexing.html

array[i,j]

索引在[i][j]处的二维数组

https://numpy.org/doc/stable/reference/arrays.indexing.html

array[i<4]

布尔索引

https://numpy.org/doc/stable/reference/arrays.indexing.html

array[0:3]

选择索引为 0, 1和 2

https://numpy.org/doc/stable/reference/arrays.indexing.html

array[0:2,1]

选择第0,1行,第1列

https://numpy.org/doc/stable/reference/arrays.indexing.html

array[:1]

选择第0行数据项 (与[0:1, :]相同)

https://numpy.org/doc/stable/reference/arrays.indexing.html

array[1:2, :]

选择第1行

https://numpy.org/doc/stable/reference/arrays.indexing.html

[comment]: <> "

array[1,...]

等同于 array[1,:,:]

array[ : :-1]

反转数组

同上

举例
代码语言:javascript
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b = np.array([(1, 2, 3), (4, 5, 6)])

# The index *before* the comma refers to *rows*,
# the index *after* the comma refers to *columns*
print(b[0:1, 2])
>>> [3]

print(b[:len(b), 2])
>>> [3 6]

print(b[0, :])
>>> [1 2 3]

print(b[0, 2:])
>>> [3]

print(b[:, 0])
>>> [1 4]

c = np.array([(1, 2, 3), (4, 5, 6)])
d = c[1:2, 0:2]
print(d)
>>> [[4 5]]
切片举例
代码语言:javascript
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import numpy as np
a1 = np.arange(0, 6)
a2 = np.arange(10, 16)
a3 = np.arange(20, 26)
a4 = np.arange(30, 36)
a5 = np.arange(40, 46)
a6 = np.arange(50, 56)
a = np.vstack((a1, a2, a3, a4, a5, a6))

生成矩阵和切片图示

小技巧

例子将会越来越多的,欢迎大家提交。

布尔索引

代码语言:javascript
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# Index trick when working with two np-arrays
a = np.array([1,2,3,6,1,4,1])
b = np.array([5,6,7,8,3,1,2])

# Only saves a at index where b == 1
other_a = a[b == 1]
#Saves every spot in a except at index where b != 1
other_other_a = a[b != 1]
代码语言:javascript
复制
import numpy as np
x = np.array([4,6,8,1,2,6,9])
y = x > 5
print(x[y])
>>> [6 8 6 9]

# Even shorter
x = np.array([1, 2, 3, 4, 4, 35, 212, 5, 5, 6])
print(x[x < 5])
>>> [1 2 3 4 4]

【参考】

https://github.com/juliangaal/python-cheat-sheet

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原始发表:2022-11-14,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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            • 举例
          • 分割数组
            • 举例
          • 数组形状变化
            • 其他
              • 举例
          • 数学计算
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              • 比较
                • 举例:
              • 基本的统计
                • 举例
              • 更多
                • 举例
                • 切片举例
            • 切片和子集
            • https://github.com/juliangaal/python-cheat-sheet
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