第一章 数据计算（NumPy）

NumPy 是用于科学计算的基础软件库，主要用来存储数组对象和处理大型矩阵，主要用于数组计算。

一、下载 NumPy 库

下载方法：在PyCharm的最下方“终端中”输入：
pip install numpy -i http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ --trusted-host mirrors.aliyun.com

二、认识NumPy 中的数组对象

数据对象的创建

• 使用 array() 函数创建数组
• 使用 zeros()、ones()、empty() 函数创建全 0、全 1、随机数组
• 使用 arange() 函数创建等间隔的数组

  import numpy as np
  np.array([1,2,3])    # 创建一维数组 [1 2 3]
  np.array([[1,2,3],[9,8,7]])    # 创建二维数组 [[1 2 3] [9 8 7]]
  np.zeros(3)    # 创建全零一维数组 [0. 0. 0.]
  np.zeros((3,4))    # 创建全零二维数组 [[0. 0. 0. 0.] [0. 0. 0. 0.] [0. 0. 0. 0.]]
  np.ones(3)    # 创建全壹一维数组 [1. 1. 1.]，全壹二维数组与全零二维数组格式相同
  np.empty(3)    # 创建随机一维数组 [1.37962185e-306 1.37962049e-306 1.24610723e-306 1.42410974e-306]，随机二维数组与全零二维数组格式相同
  np.arange(6,10,1.2)    # arange() 创建 [6,10) 内间隔为 1.2 的一维数组 [6.  7.2 8.4 9.6]

数组对象的常用属性

>>> from numpy import *
>>> arr=array([[1,2,3],[9,8,7],[0,0,0]])
>>> arr.ndim    # 该对象的秩：2
>>> arr.shape    # 数组的维度或矩阵的 m 行 n 列：(3, 3)
>>> arr.size    # 该对象的元素总个数：9
>>> arr.dtype    # 该对象中的元素类型：dtype('int32')
>>> arr.itemsize    # 该对象中的每个元素的字节大小：4
>>> arr.flags    # 该对象的内存信息
  C_CONTIGUOUS : True
  F_CONTIGUOUS : False
  OWNDATA : True
  WRITEABLE : True
  ALIGNED : True
  WRITEBACKIFCOPY : False
  UPDATEIFCOPY : False

数组元素的访问与修改

>>> arr[2]    # 一维数组的访问：3
>>> arr[2]=4    # 一维数组的修改：>>> arr[2]：3
>>> arr[1][2]    # 二维数组的访问：7
>>> arr[1][2]=8    # 二维数组的修改：>>> arr[1][2]：8
# n 维数组的访问可以参考二维数组依此类推。

数组对象的基础运算

>>> arr1=arr+1    # 算术运算，数组中所有元素都+1.
>>> arr1-=3    # 自减运算，数组本身所有元素-3.

数组对象的常用函数

>>> arr=np.array([[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]])
>>> arr.reshape([4,3])
array([[ 1,  2,  3],
       [ 4,  5,  6],
       [ 7,  8,  9],
       [10, 11, 12]])
>>> arr.ravel()
array([ 1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12])

>>> np.delete(arr,3)    # 删除下标为 3 的元素：array([ 1,  2,  3,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12])
>>> np.delete(arr,1,0)    # 删除第 2 行
array([[ 1,  2,  3,  4], [ 9, 10, 11, 12]])
>>> np.delete(arr,0,1)    # 删除第一列
array([[ 2,  3,  4],
       [ 6,  7,  8],
       [10, 11, 12]])

函数	功能
reshape()	改变数组的形状
ravel()	展开至一维数组
concatenate()	连接数组
delete()	删除指定值
sort	排序

小试牛刀：使用 NumPy 进行数学运算

位运算函数

函数	功能
bitwize_and()
bitwize_or()
invert()
left_shift()
right_shift()

数学运算函数

函数	功能
三角函数
舍入函数

算术运算

函数	功能
add()
subtract()
multiply()
divide()
reciprocal()
power()
mod() remainder()

统计函数

函数	功能
amax()
amin()
percentile()
median()
mean() average()
std()
var()

线性代数函数

函数	功能
dot()
vdot()
inner()
matmul()
linalg.det()
linalg.solve()
linalg.inv()