python之numpy包知识要点总结

一、简介

　　numpy主要是用来存储和处理大型矩阵，提供了一种存储单一数据类型的多维数组对象------ndarray。还提供了多种运算函数，能够完成数据计算和统计分析，是数据分析的重要工具包。

二、数组对象(ndarray)

　　1、创建数组对象

　　　　（1）、创建自定义数组

　　　　　　　　1、numpy.array(object,dtype=None,copy=True,order='K',subok=False,ndmin=0)

　　　　　　　　　　　　object：就是要创建的数组

　　　　　　　　　　　　dtype：表示数组所需的数据类型，默认是None,即保存对象所需的最小类型

　　　　　　　　　　　　ndmin：指定生成数组应该具有的最小维数，默认为None。

　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　2、通过arange函数创建一维数组：arange(start, end, sep)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　3、创建一维等差数组：linspace(start, stop, num=50, endpoint=True, retstep=False, dtype=None)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　4、创建等比数列：logspace(start, stop, num=50, endpoint=True, base=10.0, dtype=None)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　5、创建全零数组：zeros(shape, dtype=None, order='C')

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　6、创建全为1的数组：ones(shape, dtype=None, order='C')

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　7、创建对角线全为1的多维数组：eye(N, M=None, k=0, dtype=float)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　8、创建自定义对角线数值的数组：diag(v, k=0)

　　　　　　　　　　

　　　　（2）、创建随机数组，利用numpy包里的random模块

　　　　　　　　1、创建0-1的随机浮点数一维数组：random.random(num)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　2、创建指定范围的随机整数多维数组：randint(low, high=None, size=None, dtype='l')

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　3、创建服从均匀分布的随机数组，范围[0, 1)：rand(*dn)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　4、创建服从正态分布的随机数组：randn(*dn)

　　　　　　　　　　

　　2、数组对象属性

　　　　---------数组属性：

　　　　　　　　　　　　ndim：表示数组维数，返回int类型

　　　　　　　　　　　　shape：表示数组的形状大小，对于n行m列的矩阵，形状为(n,m)，返回tuple类型

　　　　　　　　　　　　size：表示数组的元素总个数，等于数组形状的乘积，返回int类型

　　　　　　　　　　　　dtype：描述数组中的元素的类型，返回data-type

　　　　　　　　　　　　itemsize：表示数组的每个元素的大小（以字节为单位），返回int类型

　　　　-----------访问属性：

　　　　　　　　　　　　

　　3、改变数组形状

　　　　（1）、使用shape改变形状

　　　　　　　　

　　　　（2）、使用reshape改变形状

　　　　　　　　

　　　　（3）、展平数组：

　　　　　　　　----使用ravel函数

　　　　　　　　

　　　　　　　　----使用flatten函数

　　　　　　　　

　　　　（4）、组合数组：

　　　　　　　　-----使用hstack/vstack函数

　　　　　　　　

　　　　　　　　-----使用concatenate函数

　　　　　　　　

　　　　（5）、分割数组：

　　　　　　　　-----使用hsplit/vsplit函授

　　　　　　　　

　　　　　　　　-----使用split函数

　　　　　　　　

　　4、访问数组

　　　　（1）、一维数组的访问

　　　　　　　　

　　　　（2）、二维数组的访问

　　　　　　　　

三、数据类型

　　numpy的数据类型比python内置的数据类型多，常用的数据类型如下所示：（引用菜鸟教程：http://www.runoob.com/numpy/numpy-dtype.html）

　　

四：numpy的矩阵对象

　　1、创建矩阵

　　　　

　　2、矩阵属性

　　　　　　T：返回自身的转置

　　　　　　H：返回自身的共轭转置

　　　　　　I：返回自身的逆矩阵

　　　　　　A：返回自身数据的二维数组的一个视图

　　　　　　

　　3、矩阵运算

　　　　（1）、四则运算

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　（2）、比较运算

　　　　　　　　比较运算符：>、<、==、>=、<=、!=

　　　　　　　　返回结果：一个布尔数组，也就是每个元素的比较结果

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　（3）、逻辑运算

　　　　　　　　逻辑运算符：逻辑或-----any，逻辑与------all

　　　　　　　　返回结果：一个布尔值True或False

　　　　　　　　

五、ufunc函数（universal function）

　　1、概念：

　　　　　　全程通用函数（universal function），是一种能够对数组中所有元素进行操作的函数，结果是以数组形式输出，因此不需要对数组每个元素都进行操作，所以比math库中的函数操作效率高。

　　2、广播机制

　　　　　　广播（broadcasing）是指不同形状的数组之间进行算数运算的一种方式。

　　3、广播机制----->四原则

　　　　　　参与运算的数组其中一个的维度为1且列相等

　　　　　　参与运算的数组的维度相等，则其中一个的列为1且行相等

　　　　　　参与运算的数组都向其中形状最大的看齐，即根据shape属性最大的运算，形状不足的就加按照行或列补齐，也就是行复制或者列复制

　　　　　　输出的数组跟最大的数组形状相同

　　　　　　

六、利用numpy统计分析

　　1、文件的读写

　　　　（1）、以二进制形式写入/读取文件

　　　　　　　　-----写入文件：save(file, arr, allow_pickle=True, fix_imports=True)/savez(file, arr, allow_pickle=True, fix_imports=True)

　　　　　　　　

　　　　　　　　-----读取文件：load(file, mmap_mode=None, allow_pickle=True, fix_imports=True,encoding='ASCII')

　　　　　　　　

　　　　　　　　

　　　　（2）、以文本形式写入/读取文件（txt，csv格式）

　　　　　　　　-----写入文件：loadtxt(fname, dtype=float, comments='#', delimiter=None,converters=None, skiprows=0, usecols=None, unpack=False,ndmin=0)

　　　　　　　　

　　　　　　　　-----读取文件：loadtxt(fname, dtype=float, comments='#', delimiter=None,converters=None, skiprows=0, usecols=None, unpack=False,ndmin=0)

　　　　　　　　　　

　　2、数组排序

　　　　（1）、直接排序

　　　　　　　　方法：sort(a, axis=-1, kind='quicksort', order=None)

　　　　　　　　参数：axis=1 为沿横轴排序； axis=0 为沿纵轴排序，默认沿横轴排序

　　　　　　　　

　　　　（2）、间接排序

　　　　　　　　方法：argsort(a, axis=-1, kind='quicksort', order=None)，返回的是下标

　　　　　　　　　参数：axis=0 为沿横轴排序； axis=0 为沿纵轴排序，默认沿横轴排序

　　　　　　　　

　　3、数据去重

　　　　方法：unique(ar, return_index=False, return_inverse=False,return_counts=False, axis=None)

　　　　　

　　4、重复数据，可以理解为数据的复制

　　　　（1）、重复整个数组

　　　　　　　　方法：tile(A, reps)

　　　　　　　　　参数：A表示数组，reps表示重复的个数

　　　　（2）、重复数组中的元素

　　　　　　　　方法：repeat(a, repeats, axis=None)

　　　　　　　　参数：a 表示传入的数组，repeats表示要重复的次数，axis=1表示沿横轴重复，axis=0表示沿纵轴重复

　　　　　　　　

　　5、常用统计函数

　　　　参数：axis=0 表示纵向计算

　　　　　　　axis=1 表示横向计算

　　　　　　　默认不写 表示计算整个数组

　　　　（1）、求和：sum

　　　　　　　　

　　　　（2）、求平均值：mean

　　　　　　　　

　　　　（3）、求最大值：max

　　　　　　　　

　　　　（4）、求最小值：min

　　　　　　　　

　　　　（5）、求最大元素的索引：argmax

　　　　　　　　

　　　　（6）、求最小元素的索引：argmin

　　　　　　　　

　　　　（7）、求方差：var

　　　　　　　　

　　　　（8）、求标准差：std

　　　　　　　　

　　　　（9）、求所有元素的累计和：cumsum

　　　　　　　　

　　　　（10）、求所有元素的累计积：cumprod