python中numpy基础学习及进行数组和矢量计算

前言

在python 中有时候我们用数组操作数据可以极大的提升数据的处理效率，类似于R的向量化操作，是的数据的操作趋于简单化，在python 中是使用numpy模块可以进行数组和矢量计算。

下面来看下简单的例子

import numpy as np
 
data=np.array([2,5,6,8,3]) #构造一个简单的数组
 
print(data)

结果：

[2 5 6 8 3]

data1=np.array([[2,5,6,8,3],np.arange(5)]) #构建一个二维数组
 
print(data1)

结果：

[[2 5 6 8 3]
[0 1 2 3 4]]

我们也可以通过shape和dtype方法查看数组的维度和数据格式

print(data.shape)
print(data.dtype)
print(data1.shape)
print(data1.dtype)

结果：

(5,)
int32

(2, 5)
int32

可以看出data是一维数组，每组元素为5个，数据类型为32位int 类型

data1 为二维数组，每个组有5个元素，数据类型为32位int类型

有一个较好的区分方法是看打印结果中，中括号的层数和位置，就可以看出数组的维度，一层中括号代表一个维度。

其他的数组属性方法还有：

array.ndim   数组的维数，一维数组结果为1，二维数组打印结果为2

array.size     数组的元素个数

array.itemsiz   数组每个元素的字节大小

接下来我们了解下数组中的数据类型：

NumPy中的基本数据类型 

名称	描述
bool	用一个字节存储的布尔类型（True或False）
inti	由所在平台决定其大小的整数（一般为int32或int64）
int8	一个字节大小，-128 至 127
int16	整数，-32768 至 32767
int32	整数，-2 ** 31 至 2 ** 32 -1
int64	整数，-2 ** 63 至 2 ** 63 - 1
uint8	无符号整数，0 至 255
uint16	无符号整数，0 至 65535
uint32	无符号整数，0 至 2 ** 32 - 1
uint64	无符号整数，0 至 2 ** 64 - 1
float16	半精度浮点数：16位，正负号1位，指数5位，精度10位
float32	单精度浮点数：32位，正负号1位，指数8位，精度23位
float64或float	双精度浮点数：64位，正负号1位，指数11位，精度52位
complex64	复数，分别用两个32位浮点数表示实部和虚部
complex128或complex	复数，分别用两个64位浮点数表示实部和虚部

基础的数组运算

数组也可以进行我们常用的加减乘除运算

arr=np.array(np.arange(10))
arr1=np.array(np.arange(1,11))
print(arr*2)

结果：

[ 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18]

print(arr+arr1)

结果：

[ 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19]

注意，相加两个数组长度要一样

接下来我们看下数组索引

arr=np.arange(10)

用下标直接进行索引

print(arr[5])

结果为：

5

切片索引

print(arr[5:8])

结果为：

[5 6 7]

可以利用索引对数据进行更改操作

arr[5]=120
print(arr)

结果为：

[ 0 1 2 3 4 120 6 7 8 9]

可以看到下标为5的数已经变成120了。

此外，数组还可以进行布尔操作

arr=np.arange(5)
name=np.array(['a','b','b','c','a'])
print(name=='a')

结果为：

[ True False False False True]

即满足条件的数据全部以True的结果输出。

接下来我们可以利用name数组设置条件后的布尔值对arr数组进行相关操作

print(arr[name=='a'])

结果为：

[0 4]

即把arr中对应于name中a相对应位置的元素打印出来。

多条件操作

result=(name='a')|(name='c')
print(result)
print(name[result])

结果为：

[ True False False True True]
['a' 'c' 'a']

接下来，我们了解下ufunc方法

用于操作单个数组的函数有如下：

用于操作两个或多个数组的方法

相关的函数方法使用

np.meshgrid 用于生成多维矩阵

a,b=np.meshgrid(np.arange(1,5),np.arange(2,4))
print(a)
print(b)

结果为：

[[1 2 3 4]
[1 2 3 4]]
[[2 2 2 2]
[3 3 3 3]]

按照数据最少的数组形成数组

np.where 是三元表达式  x if  condition  else y的矢量化版本

arr1=np.arange(5)
arr2=np.arange(20,25)
condition=np.array([1,0,1,0,0])
result=np.where(condition,arr1,arr2)
print(arr1)
print(arr2)
print(result)

结果为：

[0 1 2 3 4]
[20 21 22 23 24]
[ 0 21 2 23 24]

可以看出，result的结果中，条件为1的显示数组arr1的内容，条件为0的显示arr2的内容

数学统计方法

在数组中我们也可以使用数学统计方法进行计数，例如sum mean  std  等

arr=np.random.randint(1,20,10)
print(arr)
print(np.mean(arr))
print(np.sum(arr))
print(np.std(arr))

结果为：

[19 14 8 13 13 10 10 9 19 7]
12.2
122
4.01995024845

具体的方法内容如下图所示：

布尔型数组的相关统计方法

arr=np.arange(-20,10)
result=(arr>5).sum()
print(arr)
print(result)

结果为：

-20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3
-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]

4

可以对数据进行判断后进行个数求和

其他的数组方法还有

数据的读取和存储

 

线性函数的常用方法

arr=np.array([np.random.randint(1,10,5),np.random.randint(10,20,5)])
print(arr)
print(np.dot(arr,2))

结果为

[[ 4 6 5 1 6]
[14 16 11 10 18]]
[[ 8 12 10 2 12]
[28 32 22 20 36]]

dot方法可以进行矩阵相乘操作

其他方法如下图

 

最后我们了解下numpy中的随机数生成方法

上面的很多例子中我们已经用到了随机数生成，

arr=np.random.random(10)
print(arr)

结果为

[ 0.90051063 0.72818635 0.00411373 0.13154345 0.45513344 0.9700776
0.42150977 0.27728599 0.50888291 0.62288808]

其他形式的随机数生成方法

总结

好了，以上就是这篇文章的全部内容了，了解了以上numpy的操作方法，基本的数据操作问题应该不是很大了。希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助。

# python  # numpy  # 数组  # 矢量计算  # Python计算三维矢量幅度的方法  # 关于Python 的简单栅格图像边界提取方法  # Python叠加两幅栅格图像的实现方法  # 用python写测试数据文件过程解析  # python使用 request 发送表单数据操作示例  # Python3将数据保存为txt文件的方法  # python 如何将数据写入本地txt文本文件的实现方法  # python针对mysql数据库的连接、查询、更新、删除操作示例  # python 矢量数据转栅格数据代码实例  # 随机数  # 浮点数  # 布尔  # 解下  # 其他的  # 可以看出  # 可以利用  # 多维  # 如下图  # 组中  # 加减乘除  # 好了  # 还可以  # 多个  # 中有  # 不是很  # 可以通过  # 较好  # 可以看到  # 大了 

相关文章： 如何做网站制作流程,*游戏网站怎么搭建？  PHP 500报错的快速解决方法  ,南京靠谱的征婚网站？  网站视频制作书签怎么做,ie浏览器怎么将网站固定在书签工具栏？  广德云建站网站建设方案与建站流程优化指南  如何用搬瓦工VPS快速搭建个人网站？  非常酷的网站设计制作软件,酷培ai教育官方网站？  大同网页,大同瑞慈医院官网？  建站主机CVM配置优化、SEO策略与性能提升指南  如何将凡科建站内容保存为本地文件？  如何在腾讯云服务器快速搭建个人网站？  淘宝制作网站有哪些,淘宝网官网主页？  SAX解析器是什么，它与DOM在处理大型XML文件时有何不同？  c++23 std::expected怎么用 c++优雅处理函数错误返回【详解】  如何快速搭建高效可靠的建站解决方案？  nginx修改上传文件大小限制的方法  如何选择美橙互联多站合一建站方案？  建站之星代理平台如何选择最佳方案？  家族网站制作贴纸教程视频,用豆子做粘帖画怎么制作？  建站之星如何助力网站排名飙升？揭秘高效技巧  python的本地网站制作,如何创建本地站点？  建站DNS解析失败？如何正确配置域名服务器？  MySQL查询结果复制到新表的方法(更新、插入)  临沂网站制作企业,临沂第三中学官方网站？  如何撰写建站申请书？关键要点有哪些？  高防服务器如何保障网站安全无虞？  微信小程序 input输入框控件详解及实例（多种示例）  建站之星多图banner生成与模板自定义指南  如何高效完成独享虚拟主机建站？  北京营销型网站制作公司,可以用python做一个营销推广网站吗？  电商平台网站制作流程,电商网站如何制作？  在线教育网站制作平台,山西立德教育官网？  江苏网站制作公司有哪些,江苏书法考级官方网站？  如何自己制作一个网站链接,如何制作一个企业网站，建设网站的基本步骤有哪些？  建站主机助手选型指南：2025年热门推荐与高效部署技巧  建站主机如何选？性能与价格怎样平衡？  手机网站制作平台,手机靓号代理商怎么制作属于自己的手机靓号网站？  音响网站制作视频教程,隆霸音响官方网站？  微网站制作教程,我微信里的网站怎么才能复制到浏览器里？  linux top下的 minerd 木马清除方法  整蛊网站制作软件,手机不停的收到各种网站的验证码短信,是手机病毒还是人为恶搞?有这种手机病毒吗？  开源网站制作软件,开源网站什么意思？  建站之星如何取消后台验证码生成？  唐山网站制作公司有哪些,唐山找工作哪个网站最靠谱？  网页制作模板网站推荐,网页设计海报之类的素材哪里好？  如何通过山东自助建站平台快速注册域名？  网站建设制作需要多少钱费用,自己做一个网站要多少钱，模板一般多少钱？  如何用虚拟主机快速搭建网站？详细步骤解析  历史网站制作软件,华为如何找回被删除的网站？  宝塔面板创建网站无法访问？如何快速排查修复？