python科学计算_numpy_函数库

1.常规函数与排序

常用统计函数:

求和:sum()、均值:mean()、标准差:std()、方差:var()、最小值:min()、最大值:max()、最大值与最小值之差:ptp()、最大值的下标:argmax()、最小值的下标:argmin()、中值:median()

上述函数都可以指定axis,来沿着某一轴操作;除了mean()函数求均值,还可以使用average(),并且可以指定weights参数来指定权值,计算加权平均;argmax()和argmin()如果不指定axis参数,则返回平坦化后的下标;

排序函数:sort()、argsort();数组的sort()方法会对数组本身进行改变,而sort()函数则不会;sort默认axis=-1,即沿着最后一个轴进行排序;sort()函数返回一个新的排序后的数组而argsort()则返回排序后的下标数组,如:

import numpy as np
a = np.random.randint(0,10,size=(4,5))

array([[8, 2, 0, 3, 7],
[7, 0, 2, 7, 4],
[1, 8, 1, 1, 2],
[4, 6, 2, 1, 4]])

a.sort() ? #此时a数组会改变为排序后的数组;

a1 = np.sort(a) ? #此时a数组不变,得到的a1数组为:

array([[0, 2, 3, 7, 8],
[0, 2, 4, 7, 7],
[1, 1, 1, 2, 8],
[1, 2, 4, 4, 6]])

# 即沿着-1轴排序后的结果

idx = np.argsort(a)?

idx

array([[2, 1, 3, 4, 0],
[1, 2, 4, 0, 3],
[0, 2, 3, 4, 1],
[3, 2, 0, 4, 1]])

此时,虽然idx.shape = (4,5),但是并不能直接使用a[idx]得到排序后的数组,因为idx是数组,所以numpy会在后面补:,等效于:a[idx,:],idx数组中的每个值访问a数组的0轴,当idx中的值超过a的0轴长度之后就会产生错误:IndexError: index 4 is out of bounds for axis 0 with size 4;所以使用idx来访问a得到排序后的数组,需要产生0轴的下标,通过np.ogrid对象可以生成:

x,_ =?np.ogrid[:a.shape[0],:a.shape[1]]

右边的表达式生成a数组的grid,即各个轴的下标数组,取第一个元素即得到a数组的0轴下标数组:

array([[0],
[1],
[2],
[3]])

通过a[x,idx]可以正确访问到排序后的数组

2. 多项式函数

多项式函数是只包含加法和乘法,对一个变量的各次幂进行加法和乘法操作的函数:

f(x) = a[n]*x^n + a[n-1]*x^(n-1) + … + a[2]*x^2 + a[1]*x + a[0]

numpy中通过将变量x的各次幂(从高到底的顺序)系数即可表示一个多项式函数:

a = np.array([1.0,0,-2,1])

p = np.poly1d(a)

p是一个poly1d对象,此对象可以像函数一样调用,并且返回多项式的值,并且是一个ufunc对象,即可以以数组作为参数,得到相应的多项式值的数组;

poly1d对象可以进行四则运算,分别对应于多项式的四则运算,除法运算时,会返回包含两个值的元组,其中第一个值为商多项式(商式),第二个值为余数多项式(余式);

poly1d对象可以进行积分:deriv()和微分:integ()操作,得到新的多项式;

使用np.roots()函数,可以对多项式进行求根:

r = np.roots(p)

array([-1.61803399, ?1. ? ? ? ?, ?0.61803399])

使用np.poly()函数,可以将根转回多项式的系数:

np.poly(r)

array([ 1.00000000e+00, -1.22124533e-15, -2.00000000e+00,
1.00000000e+00])

使用np.polyfit()函数,可以对一组数据进行多项式拟合:

import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(8,4))
for deg in [3,5,7]:
? ? a = np.polyfit(x,y,deg)
? ? error = np.abs(np.polyval(a,x)-y)
? ? plt.plot(error)
plt.ylim(0,0.0001)
plt.show()

?

3.分段函数

通过三个函数实现分段操作:where()、select()、piecewise()

where(condition,x,y)函数类似于三目操作符,当condition为真时,返回x,否则返回y;如果x和y的形状不一致,则通过广播统一形状;

当分段的数量比较多时,where()函数写起来就比较复杂,select(condlist, choicelist)函数,通过一个长度为N的布尔数组列表,choicelist则是一个长度为N的存储候选值的数组列表,其中所有数组长度为M;

condlist可以形象地理解为多个分段的条件,N为分段的数量;choicelist则是每种条件下的取值,用if-elif-else表现为:

if condlist[0] :
? ? choicelist[0]
elif condlist[1]:
? ? choicelist[1]
elif condlist[2]:
? ? choicelist[2]

等;

piecewise(x, condlist, funclist)函数是为了避免当分段比较多时,需要用很多的数组来存储分段结构,piecewise()函数可以直接通过分段列表计算出结果,而不需要中间的分段数组;和select()参数不同的是,funclist是一个函数列表,分别对应condlist中的条件执行;

4.统计函数

unique()函数返回参数数组中所有不同的值,并按照从小到大排序,相当于linux中的sort -u 命令;该函数有两个可选参数:

return_index: True 表示同时返回原始数组的下标;

return_inverse :True 表示同时返回重建原始数组用的下标数组;

bincount()函数统计整数数组中各个元素出现的次数(参数数组中所有的元素必须为非负数),返回数组中的第i个元素表示整数i在参数数组中出现的个数。

histogram(a, bins=10, range=None, normed=False, weights=None)函数对一维数组进行直方图统计;该函数返回两个一维数组:hist和bin_edges;

histogram2d()、histogramdd()对二维数组和n维数组进行直方图统计

?

?

?

时间: 2024-08-26 03:29:02

python科学计算_numpy_函数库的相关文章

python科学计算_numpy_线性代数/掩码数组/内存映射数组

1. 线性代数 numpy对于多维数组的运算在默认情况下并不使用矩阵运算,进行矩阵运算可以通过matrix对象或者矩阵函数来进行: matrix对象由matrix类创建,其四则运算都默认采用矩阵运算,和matlab十>分相似: a = np.matrix([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]) matrix([[1, 2, 3],[4, 5, 6],[7, 8, 9]]) a * a matrix([[ 30, 36, 42],[ 66, 81, 96],[102, 126, 15

python科学计算_numpy_广播与下标

多维数组下标 多维数组的下标是用元组来实现每一个维度的,如果元组的长度比维度大则会出错,如果小,则默认元组后面补 : 表示全部访问: 如果一个下标不是元组,则先转换为元组,在转换过程中,列表和数组的转换有所不同. 一个列表会被转换成各个元素组成的元组,然后进行访问(此时如果不全为整数的话,则不会共享存储区域,因为无法通过改变步长来保持存储结构不变):如:lidx=[[0],[1],[2]]:如果用lidx来访问一个数组,则会被转换成:([0],[1],[2]),即访问(0,1,2)上的元素: 一

Python科学计算函数库介绍

数值计算库 NumPy为Python提供了快速的多维数组处理的能力,而SciPy则在NumPy基础上添加了众多的科学计算所需的各种工具包,有了这两个库,Python就有几乎和Matlab一样的处理数据和计算的能力了. NumPy和SciPy官方网址: http://www.scipy.org NumPy为Python带来了真正的多维数组功能,并且提供了丰富的函数库处理这些数组.它将常用的数学函数都进行数组化,使得这些数学函数能够直接对数组进行操作,将本来需要在Python级别进行的循环,放到C语

安装python科学计算库 [windows下]

由于今天数据挖掘练习的缘故,需要安装一些常用的科学计算库,如耳熟能详的numpy,scipy,sklearn,matplotlib,seaborn等. 本机python 32位版本3.6,使用pip3安装相关库,看到知乎上要说换用anaconda(附带python和一些扩展库),再用conda工具安装没有的库,可以很好的解决依赖问题.由于我对Python的依赖关系的管理没有深入了解,只依赖于pip或者easy_install的使用,所以当遇到pip安装某个库失败时,就有些无措了. 解决方法如下:

Python科学计算之Pandas

Reference: http://mp.weixin.qq.com/s?src=3&timestamp=1474979163&ver=1&signature=wnZn1UtWreFWjQbpWweZXp6RRvmmKwW1-Kud3x6OF0czmyPqv*F6KzQ1i-dKhi4D-QvDjp1mFDdqAHLPrCLgMOb1KXJcbbkU5-QAREDarkCaPumjQlORzVAOma541S0X2MGgysuH18DI2567rBcTSkMHPsVf6sxClfB

Python科学计算——Matplotlib

Matplotlib python科学计算系列 matplotlib 是python最著名的绘图库,它提供了一整套和matlab相似的命令API,十分适合交互式地进行制图.而且也可以方便地将它作为绘图控件,嵌入GUI应用程序中. 它的文档相当完备,并且Gallery页面中有上百幅缩略图,打开之后都有源程序.因此如果你需要绘制某种类型的图,只需要在这个页面中浏览/复制/粘贴一下,基本上都能搞定. gallery展示页面的地址 简单介绍 该内容来自pyplot_tutorial官方文档 plt.pl

windows下安装python科学计算环境,numpy scipy scikit等

背景: 目的:要用Python下的DBSCAN聚类算法. scikit-learn 是一个基于SciPy和Numpy的开源机器学习模块,包括分类.回归.聚类系列算法,主要算法有SVM.逻辑回归.朴素贝叶斯.Kmeans.DBSCAN等,目前由INRI 资助,偶尔Google也资助一点. SciPy是一个开源的Python算法库和数学工具包,SciPy包含的模块有最优化.线性代数.积分.插值.特殊函数.快速傅里叶变换.信号处理和图像处理.常微分方程求解和其他科学与工程中常用的计算.其功能与软件MA

python科学计算

windows下python科学计算库的下载地址:http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/(由于C运行库的问题,scipy在linux下可以用pip安装,而windows下不行) matpoltlib:绘图 numpy:矩阵运算 scipy:科学计算,高阶抽象和物理模型 sklearn:科学计算,多种聚类算法. 数据拟合:http://blog.csdn.net/lsldd/article/details/41251583 遗传算法:http://bl

Python科学计算(二)windows下开发环境搭建(当用pip安装出现Unable to find vcvarsall.bat)

用于科学计算Python语言真的是amazing! 方法一:直接安装集成好的软件 刚开始使用numpy.scipy这些模块的时候,图个方便直接使用了一个叫做Enthought的软件.Enthought是一家位于美国得克萨斯州首府奥斯汀的软件公司,主要使用Python从事科学计算工具的开发.Enthought里面包含了很多库,不需要你自己安装就可以直接使用了. 其实还又很多Python科学计算的集成软件,比如Python(x, y)和WinPython,个人感觉WinPython还是不错的,里面包