一、Numpy庫(kù)入門(mén)
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ndarray對(duì)象的屬性
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.ndim秩，即軸的數(shù)量或維度的數(shù)量 -
.shapendarray對(duì)象的尺度，對(duì)于矩陣，n行m列 -
.sizendarray對(duì)象元素的個(gè)數(shù)，相當(dāng)于.shape中n*m的值 -
.dtypendarray對(duì)象的元素類(lèi)型 -
.itemsizendarray對(duì)象中每個(gè)元素的大小，以字節(jié)為單位
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ndarray數(shù)組的創(chuàng)建方法
- 從Python中的列表、元組等類(lèi)型創(chuàng)建ndarray數(shù)組
x= np.array(list/tuple)
x= np.array(list/tuple, dtype=np.float32)
當(dāng)np.array()不指定dtype時(shí)，NumPy將根據(jù)數(shù)據(jù)情況關(guān)聯(lián)一個(gè)dtype類(lèi)型 - 使用NumPy中函數(shù)創(chuàng)建ndarray數(shù)組，如：arange, ones, zeros等
np.arange(n)類(lèi)似range()函數(shù)，返回ndarray類(lèi)型，元素從0到n‐1
np.ones(shape)根據(jù)shape生成一個(gè)全1數(shù)組，shape是元組類(lèi)型
np.zeros(shape)根據(jù)shape生成一個(gè)全0數(shù)組，shape是元組類(lèi)型
np.full(shape,val)根據(jù)shape生成一個(gè)數(shù)組，每個(gè)元素值都是val
np.eye(n)創(chuàng)建一個(gè)正方的n*n單位矩陣，對(duì)角線(xiàn)為1，其余為0
np.ones_like(a)根據(jù)數(shù)組a的形狀生成一個(gè)全1數(shù)組
np.zeros_like(a)根據(jù)數(shù)組a的形狀生成一個(gè)全0數(shù)組
np.full_like(a,val)根據(jù)數(shù)組a的形狀生成一個(gè)數(shù)組，每個(gè)元素值都是val
- 從Python中的列表、元組等類(lèi)型創(chuàng)建ndarray數(shù)組
使用NumPy中其他函數(shù)創(chuàng)建ndarray數(shù)組
np.linspace()根據(jù)起止數(shù)據(jù)等間距地填充數(shù)據(jù)，形成數(shù)組
np.concatenate()將兩個(gè)或多個(gè)數(shù)組合并成一個(gè)新的數(shù)組ndarray數(shù)組的變換
ndarray數(shù)組的維度變換
.reshape(shape)不改變數(shù)組元素，返回一個(gè)shape形狀的數(shù)組，原數(shù)組不變
.resize(shape)與.reshape()功能一致，但修改原數(shù)組
.swapaxes(ax1,ax2)將數(shù)組n個(gè)維度中兩個(gè)維度進(jìn)行調(diào)換
.flatten()對(duì)數(shù)組進(jìn)行降維，返回折疊后的一維數(shù)組，原數(shù)組不變ndarray數(shù)組的類(lèi)型變換
new_a = a.astype(new_type)ndarray數(shù)組向列表的轉(zhuǎn)換
ls = a.tolist()ndarray數(shù)組的操作
索引：獲取數(shù)組中特定位置元素的過(guò)程
切片：獲取數(shù)組元素子集的過(guò)程
- 一維數(shù)組的索引和切片：與Python的列表類(lèi)似
a[2]
a[1: 4: 2]
起始編號(hào): 終止編號(hào)(不含): 步長(zhǎng)，3元素冒號(hào)分割
編號(hào)0開(kāi)始從左遞增，或‐1開(kāi)始從右遞減
- 多維數(shù)組的索引：
每個(gè)維度一個(gè)索引值，逗號(hào)分割 - 多維數(shù)組的切片：
選取一個(gè)維度用:
a[: , 1 , -3]
每個(gè)維度切片方法與一維數(shù)組相同
a[: , 1 : 3 , :]
每個(gè)維度可以使用步長(zhǎng)跳躍切片
a[: , : , : : 2]
- ndarray數(shù)組的運(yùn)算
- NumPy一元函數(shù)
np.abs(x) np.fabs(x)計(jì)算數(shù)組各元素的絕對(duì)值
np.sqrt(x)計(jì)算數(shù)組各元素的平方根
np.square(x)計(jì)算數(shù)組各元素的平方
np.log(x) np.log10(x)np.log2(x) 計(jì)算數(shù)組各元素的自然對(duì)數(shù)、10底對(duì)數(shù)和2底對(duì)數(shù)
np.ceil(x) np.floor(x)計(jì)算數(shù)組各元素的ceiling值 或 floor值
np.rint(x)計(jì)算數(shù)組各元素的四舍五入值
np.modf(x)將數(shù)組各元素的小數(shù)和整數(shù)部分以?xún)蓚€(gè)獨(dú)立數(shù)組形式返回
np.cos(x) np.cosh(x) np.sin(x) np.sinh(x) np.tan(x) np.tanh(x)計(jì)算數(shù)組各元素的普通型和雙曲型三角函數(shù)
np.exp(x)計(jì)算數(shù)組各元素的指數(shù)值
np.sign(x)計(jì)算數(shù)組各元素的符號(hào)值，1(+), 0, ‐1(‐)
- NumPy一元函數(shù)
- NumPy二元函數(shù)
+ ‐ * / **兩個(gè)數(shù)組各元素進(jìn)行對(duì)應(yīng)運(yùn)算
np.maximum(x,y) np.fmax() np.minimum(x,y) np.fmin()元素級(jí)的最大/小值計(jì)算
np.mod(x,y)元素級(jí)的模運(yùn)算
np.copysign(x,y)將數(shù)組y中各元素值的符號(hào)賦值給數(shù)組x對(duì)應(yīng)元素
> < >= <= == !=算術(shù)比較，產(chǎn)生布爾型數(shù)組
二、Numpy數(shù)據(jù)文件與存儲(chǔ)
- 一維、二維數(shù)據(jù)
CSV (Comma‐Separated Value, 逗號(hào)分隔值)，是一種常見(jiàn)的文件格式，用來(lái)存儲(chǔ)批量數(shù)據(jù)- 從數(shù)組寫(xiě)入數(shù)據(jù)
np.savetxt(frame, array, fmt='%.18e', delimiter=None)
frame文件、字符串或產(chǎn)生器，可以是.gz或.bz2的壓縮文件
array存入文件的數(shù)組
fmt寫(xiě)入文件的格式，例如：%d %.2f %.18e
delimiter分割字符串，默認(rèn)是任何空格，csv文件是逗號(hào)分隔
np.savetxt('a.txt', a, fmt='%d', delimiter=',')
- 從數(shù)組寫(xiě)入數(shù)據(jù)
- 讀入文件到數(shù)組
np.loadtxt(frame, dtype=np.float, delimiter=None， unpack=False)
frame文件、字符串或產(chǎn)生器，可以是.gz或.bz2的壓縮文件
dtype數(shù)據(jù)類(lèi)型，可選 （CSV中存儲(chǔ)的是字符串類(lèi)型）
delimiter分割字符串，默認(rèn)是任何空格
unpack如果True，讀入屬性將分別寫(xiě)入不同變量 - CSV的局限性
CSV只能有效存儲(chǔ)一維和二維數(shù)組，np.savetxt() np.loadtxt()只能有效存取一維和二維數(shù)組 - 任意維度數(shù)據(jù)
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a.tofile(frame, sep='', format='%s')
frame文件、字符串
sep數(shù)據(jù)分割字符串，如果是空串，寫(xiě)入文件為二進(jìn)制
format寫(xiě)入數(shù)據(jù)的格式
a.tofile('b.dat', sep=',' , formt='%s') -
np.fromfile(frame, dtype=float, count=‐1, sep='')
frame文件、字符串
dtype讀取的數(shù)據(jù)類(lèi)型
count讀入元素個(gè)數(shù)，‐1表示讀入整個(gè)文件
sep數(shù)據(jù)分割字符串，如果是空串，寫(xiě)入文件為二進(jìn)制
np.fromfile(frame, dtype=float, count=‐1, sep='')
該方法需要讀取時(shí)知道存入文件時(shí)數(shù)組的維度和元素類(lèi)型，a.tofile()和np.fromfile()需要配合使用，可以通過(guò)元數(shù)據(jù)文件來(lái)存儲(chǔ)額外信息
Numpy的便捷文件存取
np.save(fname, array)或np.savez(fname, array)
fname文件名，以.npy為擴(kuò)展名，壓縮擴(kuò)展名為.npz
array數(shù)組變量np.load(fname)
fname文件名，以.npy為擴(kuò)展名，壓縮擴(kuò)展名為.npzNumpy的隨機(jī)數(shù)函數(shù)子庫(kù)
rand(shape)根據(jù)d0‐dn創(chuàng)建隨機(jī)數(shù)數(shù)組，浮點(diǎn)數(shù)，[0,1)，均勻分布
randn(shape)根據(jù)d0‐dn創(chuàng)建隨機(jī)數(shù)數(shù)組，標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布
randint(low,high,shape])根據(jù)shape創(chuàng)建隨機(jī)整數(shù)或整數(shù)數(shù)組
seed(s)隨機(jī)數(shù)種子，s是給定的種子值
shuffle(a)根據(jù)數(shù)組a的第1軸進(jìn)行隨排列，改變數(shù)組x
permutation(a)根據(jù)數(shù)組a的第1軸產(chǎn)生一個(gè)新的亂序數(shù)組，不改變數(shù)組x
choice(a[,size,replace,p])從一維數(shù)組a中以概率p抽取元素，形成size形狀新數(shù)組， replace表示是否可以重用元素，默認(rèn)為False
uniform(low,high,size)產(chǎn)生具有均勻分布的數(shù)組,low起始值,high結(jié)束值
normal(loc,scale,size)產(chǎn)生具有正態(tài)分布的數(shù)組,loc均值,scale標(biāo)準(zhǔn)差
poisson(lam,size)產(chǎn)生具有泊松分布的數(shù)組,lam隨機(jī)事件發(fā)生率Numpy的統(tǒng)計(jì)函數(shù)
sum(a, axis=None)根據(jù)給定軸axis計(jì)算數(shù)組a相關(guān)元素之和，axis整數(shù)或元組
mean(a, axis=None)根據(jù)給定軸axis計(jì)算數(shù)組a相關(guān)元素的期望，axis整數(shù)或元組
average(a,axis=None,weights=None)根據(jù)給定軸axis計(jì)算數(shù)組a相關(guān)元素的加權(quán)平均值
std(a, axis=None)根據(jù)給定軸axis計(jì)算數(shù)組a相關(guān)元素的標(biāo)準(zhǔn)差
var(a, axis=None)根據(jù)給定軸axis計(jì)算數(shù)組a相關(guān)元素的方差
min(a) max(a)計(jì)算數(shù)組a中元素的最小值、最大值
argmin(a) argmax(a)計(jì)算數(shù)組a中元素最小值、最大值的降一維后下標(biāo)
unravel_index(index, shape)根據(jù)shape將一維下標(biāo)index轉(zhuǎn)換成多維下標(biāo)
ptp(a)計(jì)算數(shù)組a中元素最大值與最小值的差
median(a)計(jì)算數(shù)組a中元素的中位數(shù)（中值）Numpy的梯度函數(shù)
np.gradient(f)計(jì)算數(shù)組f中元素的梯度，當(dāng)f為多維時(shí)，返回每個(gè)維度梯度
梯度：連續(xù)值之間的變化率，即斜率
XY坐標(biāo)軸連續(xù)三個(gè)X坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的Y軸值：a, b, c，其中，b的梯度是： (c‐a)/2
