其它课程中的python---3、numpy总结(非常全)

其它课程中的python---3、numpy总结(非常全)

一、总结

一句话总结：

学习方式应该是：听课+总结；-->找总结博客+再总结

需要始终记住：凭借，继承，复用

1、numpy的主要功能有哪些？

数组的转置，拼接，计算，切片，索引，组合

线性代数的各种操作：线代本身就是对数组（矩阵）的各种操作

2、numpy数组对象主要的属性？

.shape ：各维度的尺度 （2，5）

.size ：元素的个数 10

.dtype ：元素的类型 dtype(‘int32’)

.itemsize ：每个元素的大小，以字节为单位 每个元素占4个字节

.ndim ：维度
.shape ：各维度的尺度 （2，5）
.size ：元素的个数 10
.dtype ：元素的类型 dtype(‘int32’)
.itemsize ：每个元素的大小，以字节为单位 每个元素占4个字节

3、numpy如何创建数组？

arange()方法：np.arange(n) ; 元素从0到n-1的ndarray类型 不指定的话是一维

reshape()：np.arange(20).reshape(4,5)：如果想改变维度

4、numpy数组创建中的几个特例？

np.ones(shape): 生成全1

np.full(shape, val): 生成全为val

np.ones_like(a) : 按数组a的形状生成全1的数组

np.linspace（1,10,4）： 根据起止数据等间距地生成数组 （1,5,9）不包含10

np.ones(shape): 生成全1
np.zeros((shape)， ddtype = np.int32) ： 生成int32型的全0
np.full(shape, val): 生成全为val
np.eye(n) : 生成单位矩阵

np.ones_like(a) : 按数组a的形状生成全1的数组
np.zeros_like(a): 同理
np.full_like (a, val) : 同理

np.linspace（1,10,4）： 根据起止数据等间距地生成数组 （1,5,9）不包含10
np.linspace（1,10,4, endpoint = False）：endpoint 表示10是否作为生成的元素
np.concatenate():

5、numpy如何改变数组的维度？

.reshape(shape) : 不改变当前数组，依shape生成

.resize(shape) : 改变当前数组，依shape生成

.swapaxes(ax1, ax2) : 将两个维度调换

.reshape(shape) : 不改变当前数组，依shape生成
.resize(shape) : 改变当前数组，依shape生成
.swapaxes(ax1, ax2) : 将两个维度调换
.flatten() : 对数组进行降维，返回折叠后的一位数组

6、numpy如何变换数组（数据）的类型？

数据类型的转换 ：a.astype(new_type) : eg, a.astype (np.float)

数组向列表的转换： a.tolist()

7、numpy如何进行一维数组的切片？

a = np.array ([9, 8, 7, 6, 5, ])

a[1:4:2] –> array([8, 6]) ： a[起始编号：终止编号（不含）： 步长]

8、numpy如何进行多维数组索引？

a = np.arange(24).reshape((2, 3, 4))

a[1, 2, 3] 表示 3个维度上的编号， 各个维度的编号用逗号分隔

9、numpy如何进行多维数组的切片？

a [：，：，：：2 ] 缺省时，表示从第0个元素开始，到最后一个元素

10、numpy常用数组的运算有哪些？

np.abs(a) np.fabs(a) : 取各元素的绝对值

np.sqrt(a) : 计算各元素的平方根

np.modf(a) : 将数组各元素的小数和整数部分以两个独立数组形式返回

np.abs(a) np.fabs(a) : 取各元素的绝对值
np.sqrt(a) : 计算各元素的平方根
np.square(a): 计算各元素的平方
np.log(a) np.log10(a) np.log2(a) : 计算各元素的自然对数、10、2为底的对数
np.ceil(a) np.floor(a) : 计算各元素的ceiling 值， floor值（ceiling向上取整，floor向下取整）
np.rint(a) : 各元素 四舍五入
np.modf(a) : 将数组各元素的小数和整数部分以两个独立数组形式返回
np.exp(a) : 计算各元素的指数值
np.sign(a) : 计算各元素的符号值 1（+），0，-1（-）
.
np.maximum(a, b) np.fmax() : 比较（或者计算）元素级的最大值
np.minimum(a, b) np.fmin() : 取最小值
np.mod(a, b) : 元素级的模运算
np.copysign(a, b) : 将b中各元素的符号赋值给数组a的对应元素

11、numpy随机数函数常用的有哪些？

rand(d0, d1, …,dn) : 各元素是[0, 1）的浮点数，服从均匀分布

randn(d0, d1, …,dn)：标准正态分布

shuffle(a) : 根据数组a的第一轴进行随机排列，改变数组a

choice(a[, size, replace, p]) : 从一维数组a中以概率p抽取元素， 形成size形状新数组，replace表示是否可以重用元素，默认为False。

rand(d0, d1, …,dn) : 各元素是[0, 1）的浮点数，服从均匀分布
randn(d0, d1, …,dn)：标准正态分布
randint(low， high,（ shape）): 依shape创建随机整数或整数数组，范围是[ low, high）
seed(s) ： 随机数种子

shuffle(a) : 根据数组a的第一轴进行随机排列，改变数组a
permutation(a) : 根据数组a的第一轴进行随机排列， 但是不改变原数组，将生成新数组
choice(a[, size, replace, p]) : 从一维数组a中以概率p抽取元素， 形成size形状新数组，replace表示是否可以重用元素，默认为False。 

replace = False时，选取过的元素将不会再选取

uniform(low, high, size) : 产生均匀分布的数组，起始值为low，high为结束值，size为形状
normal(loc, scale, size) : 产生正态分布的数组， loc为均值，scale为标准差，size为形状
poisson(lam, size) : 产生泊松分布的数组， lam随机事件发生概率，size为形状
eg: a = np.random.uniform(0, 10, (3, 4)) a = np.random.normal(10, 5, (3, 4))

12、numpy的的常用统计函数有哪些？

average(a, axis =None, weights=None) : 依给定轴axis计算数组a相关元素的加权平均值

sum(a, axis = None) : 依给定轴axis计算数组a相关元素之和，axis为整数或者元组

mean(a, axis = None) : 同理，计算平均值

sum(a, axis = None) : 依给定轴axis计算数组a相关元素之和，axis为整数或者元组
mean(a, axis = None) : 同理，计算平均值
average(a, axis =None, weights=None) : 依给定轴axis计算数组a相关元素的加权平均值
std（a, axis = None） ：同理，计算标准差
var（a, axis = None）: 计算方差
eg： np.mean(a, axis =1) ： 对数组a的第二维度的数据进行求平均
a = np.arange(15).reshape(3, 5)
np.average(a, axis =0, weights =[10, 5, 1]) : 对a第一各维度加权求平均，weights中为权重，注意要和a的第一维匹配

min(a) max(a) : 计算数组a的最小值和最大值
argmin(a) argmax(a) : 计算数组a的最小、最大值的下标（注：是一维的下标）
unravel_index(index, shape) : 根据shape将一维下标index转成多维下标
ptp(a) : 计算数组a最大值和最小值的差
median(a) : 计算数组a中元素的中位数（中值）
eg：a = [[15, 14, 13],
[12, 11, 10] ]
np.argmax(a) –> 0
np.unravel_index( np.argmax(a), a.shape) –> (0,0)

13、numpy的常用梯度函数有哪些？

np.gradient(a) ： 计算数组a中元素的梯度，f为多维时，返回每个维度的梯度

离散梯度： xy坐标轴连续三个x轴坐标对应的y轴值：a, b, c 其中b的梯度是（c-a）/2，而c的梯度是： (c-b)/1

二、numpy总结(比较全)

转自或参考：numpy总结(比较全)
https://blog.csdn.net/zcylee/article/details/80777743

本博文摘抄自中国慕课大学上的课程《Python数据分析与展示》（略有修改）

Numpy是科学计算库,是一个强大的N维数组对象ndarray，是广播功能函数。其整合C/C++.fortran代码的工具 ，更是Scipy、Pandas等的基础 这个颜色代表输出 红色是我后加的

.ndim ：维度
.shape ：各维度的尺度 （2，5）
.size ：元素的个数 10
.dtype ：元素的类型 dtype(‘int32’)
.itemsize ：每个元素的大小，以字节为单位 每个元素占4个字节
ndarray数组的创建

np.arange(n) ; 元素从0到n-1的ndarray类型 不指定的话是一维

如果想改变维度 np.arange(20).reshape(4,5)

np.ones(shape): 生成全1
np.zeros((shape)， ddtype = np.int32) ： 生成int32型的全0
np.full(shape, val): 生成全为val
np.eye(n) : 生成单位矩阵

np.ones_like(a) : 按数组a的形状生成全1的数组
np.zeros_like(a): 同理
np.full_like (a, val) : 同理

np.linspace（1,10,4）： 根据起止数据等间距地生成数组 （1,5,9）不包含10
np.linspace（1,10,4, endpoint = False）：endpoint 表示10是否作为生成的元素
np.concatenate():

• 数组的维度变换

.reshape(shape) : 不改变当前数组，依shape生成
.resize(shape) : 改变当前数组，依shape生成
.swapaxes(ax1, ax2) : 将两个维度调换
.flatten() : 对数组进行降维，返回折叠后的一位数组

• 数组的类型变换

数据类型的转换 ：a.astype(new_type) : eg, a.astype (np.float)
数组向列表的转换： a.tolist()
数组的索引和切片

• 一维数组切片

a = np.array ([9, 8, 7, 6, 5, ])
a[1:4:2] –> array([8, 6]) ： a[起始编号：终止编号（不含）： 步长]

• 多维数组索引

a = np.arange(24).reshape((2, 3, 4))
a[1, 2, 3] 表示 3个维度上的编号， 各个维度的编号用逗号分隔

• 多维数组切片

a [：，：，：：2 ] 缺省时，表示从第0个元素开始，到最后一个元素
数组的运算
np.abs(a) np.fabs(a) : 取各元素的绝对值
np.sqrt(a) : 计算各元素的平方根
np.square(a): 计算各元素的平方
np.log(a) np.log10(a) np.log2(a) : 计算各元素的自然对数、10、2为底的对数
np.ceil(a) np.floor(a) : 计算各元素的ceiling 值， floor值（ceiling向上取整，floor向下取整）
np.rint(a) : 各元素 四舍五入
np.modf(a) : 将数组各元素的小数和整数部分以两个独立数组形式返回
np.exp(a) : 计算各元素的指数值
np.sign(a) : 计算各元素的符号值 1（+），0，-1（-）
.
np.maximum(a, b) np.fmax() : 比较（或者计算）元素级的最大值
np.minimum(a, b) np.fmin() : 取最小值
np.mod(a, b) : 元素级的模运算
np.copysign(a, b) : 将b中各元素的符号赋值给数组a的对应元素

• 数据的CSV文件存取

CSV (Comma-Separated Value,逗号分隔值) 只能存储一维和二维数组

np.savetxt(frame, array, fmt=’% .18e’, delimiter = None): frame是文件、字符串等，可以是.gz .bz2的压缩文件； array 表示存入的数组； fmt 表示元素的格式 eg： %d % .2f % .18e ; delimiter： 分割字符串，默认是空格
eg： np.savetxt(‘a.csv’, a, fmt=%d, delimiter = ‘,’ )

np.loadtxt(frame, dtype=np.float, delimiter = None, unpack = False) : frame是文件、字符串等，可以是.gz .bz2的压缩文件； dtype：数据类型，读取的数据以此类型存储； delimiter: 分割字符串，默认是空格; unpack: 如果为True， 读入属性将分别写入不同变量。
多维数据的存取
a.tofile(frame, sep=’’, format=’%s’ ) : frame: 文件、字符串； sep: 数据分割字符串，如果是空串，写入文件为二进制 ； format:： 写入数据的格式
eg: a = np.arange(100).reshape(5, 10, 2)
a.tofile(“b.dat”, sep=”,”, format=’%d’)

np.fromfile(frame, dtype = float, count=-1, sep=’’)： frame： 文件、字符串 ； dtype： 读取的数据以此类型存储； count：读入元素个数， -1表示读入整个文件； sep: 数据分割字符串，如果是空串，写入文件为二进制

PS: a.tofile() 和np.fromfile（）要配合使用，要知道数据的类型和维度。

np.save(frame, array) : frame: 文件名，以.npy为扩展名，压缩扩展名为.npz ； array为数组变量
np.load(fname) : frame: 文件名，以.npy为扩展名，压缩扩展名为

np.save() 和np.load() 使用时，不用自己考虑数据类型和维度。

• numpy随机数函数

numpy 的random子库

rand(d0, d1, …,dn) : 各元素是[0, 1）的浮点数，服从均匀分布
randn(d0, d1, …,dn)：标准正态分布
randint(low， high,（ shape）): 依shape创建随机整数或整数数组，范围是[ low, high）
seed(s) ： 随机数种子

shuffle(a) : 根据数组a的第一轴进行随机排列，改变数组a
permutation(a) : 根据数组a的第一轴进行随机排列， 但是不改变原数组，将生成新数组
choice(a[, size, replace, p]) : 从一维数组a中以概率p抽取元素， 形成size形状新数组，replace表示是否可以重用元素，默认为False。
eg：
replace = False时，选取过的元素将不会再选取

uniform(low, high, size) : 产生均匀分布的数组，起始值为low，high为结束值，size为形状
normal(loc, scale, size) : 产生正态分布的数组， loc为均值，scale为标准差，size为形状
poisson(lam, size) : 产生泊松分布的数组， lam随机事件发生概率，size为形状
eg: a = np.random.uniform(0, 10, (3, 4)) a = np.random.normal(10, 5, (3, 4))

• numpy的统计函数

sum(a, axis = None) : 依给定轴axis计算数组a相关元素之和，axis为整数或者元组
mean(a, axis = None) : 同理，计算平均值
average(a, axis =None, weights=None) : 依给定轴axis计算数组a相关元素的加权平均值
std（a, axis = None） ：同理，计算标准差
var（a, axis = None）: 计算方差
eg： np.mean(a, axis =1) ： 对数组a的第二维度的数据进行求平均
a = np.arange(15).reshape(3, 5)
np.average(a, axis =0, weights =[10, 5, 1]) : 对a第一各维度加权求平均，weights中为权重，注意要和a的第一维匹配

min(a) max(a) : 计算数组a的最小值和最大值
argmin(a) argmax(a) : 计算数组a的最小、最大值的下标（注：是一维的下标）
unravel_index(index, shape) : 根据shape将一维下标index转成多维下标
ptp(a) : 计算数组a最大值和最小值的差
median(a) : 计算数组a中元素的中位数（中值）
eg：a = [[15, 14, 13],
[12, 11, 10] ]
np.argmax(a) –> 0
np.unravel_index( np.argmax(a), a.shape) –> (0,0)

• numpy的梯度函数

np.gradient(a) ： 计算数组a中元素的梯度，f为多维时，返回每个维度的梯度
离散梯度： xy坐标轴连续三个x轴坐标对应的y轴值：a, b, c 其中b的梯度是（c-a）/2
而c的梯度是： (c-b)/1

当为二维数组时，np.gradient(a) 得出两个数组，第一个数组对应最外层维度的梯度，第二个数组对应第二层维度的梯度。

• 图像的表示和变换

PIL， python image library 库
from PIL import Image
Image是PIL库中代表一个图像的类（对象）

im = np.array(Image.open(“.jpg”))

im = Image.fromarray(b.astype(‘uint8’)) # 生成
im.save(“路径.jpg”) # 保存

im = np.array(Image.open(“.jpg”).convert(‘L’)) # convert(‘L’)表示转为灰度图