Python數(shù)據(jù)分析 科學(xué)計(jì)算庫NumPy

Python數(shù)據(jù)分析主講人：高艷云第2章

科學(xué)計(jì)算庫NumPyCONTENTSPART

1統(tǒng)計(jì)運(yùn)算PART

3檢索數(shù)組元素數(shù)組排序PART

2集合運(yùn)算PART

41統(tǒng)計(jì)運(yùn)算常用的統(tǒng)計(jì)函數(shù)函數(shù)說明sum計(jì)算數(shù)組的和mean計(jì)算數(shù)組均值std計(jì)算數(shù)組標(biāo)準(zhǔn)差var計(jì)算數(shù)組方差min計(jì)算數(shù)組最小值max計(jì)算數(shù)組最大值argmin返回數(shù)組最小元素的索引argmax返回數(shù)組最大元素的索引cumsum計(jì)算所有元素的累計(jì)和cumprod計(jì)算所有元素的累計(jì)積當(dāng)axis=0時，表示沿著縱軸計(jì)算。當(dāng)axis=1時，表示沿著橫軸計(jì)算。默認(rèn)時計(jì)算一個總值。2數(shù)組排序數(shù)組排序如果希望對NumPy數(shù)組中的元素進(jìn)行排序，可以通過sort()方法實(shí)現(xiàn)。arr=np.array([[6,2,7],[3,6,2],[4,3,2]])arr.sort()array([[2,6,7],[2,3,6],[2,3,4]])sort()方法排序時，沒有制定排序軸時，默認(rèn)為按最后一個軸排序。數(shù)組排序如果希望對任何一個軸上的元素進(jìn)行排序，則需要將軸的編號作為sort()方法的參數(shù)傳入。arr=np.array([[6,2,7],[3,6,2],[4,3,2]])#沿著編號為0的軸對元素排序arr.sort(0)array([[3,2,2],[4,3,2],[6,6,7]])3檢索數(shù)組元素檢索數(shù)組元素all()函數(shù)用于判斷整個數(shù)組中的元素的值是否全部滿足條件，如果滿足條件返回True，否則返回False。arr=np.array([[1,-2,-7],[-3,6,2],[-4,3,2]])#arr的所有元素是否都大于0np.all(arr>0)False檢索數(shù)組元素any()函數(shù)用于判斷整個數(shù)組中的元素至少有一個滿足條件就返回True，否則就返回False。arr=np.array([[1,-2,-7],[-3,6,2],[-4,3,2]])#arr的所有元素是否有一個大于0np.any(arr>0)True4集合運(yùn)算唯一化及其他集合邏輯NumPy提供的有關(guān)集合的函數(shù)還有很多，常見的函數(shù)如下表所示。唯一化及其他集合邏輯in1d()函數(shù)用于判斷數(shù)組中的元素是否在另一個數(shù)組中存在，該函數(shù)返回的是一個布爾型的數(shù)組。arr=np.array([12,11,34,23,12,8,11])np.in1d(arr,[11,12])array([True,True,False,False,True,False,True])唯一化及其他集合邏輯針對一維數(shù)組，NumPy提供了unique()函數(shù)來找出數(shù)組中的唯一值，并返回排序后的結(jié)果。arr=np.array([12,11,34,23,12,8,11])np.unique(arr)array([8,11,12,23,34])可以去重，結(jié)果進(jìn)行元素的順序排列呈現(xiàn)。Python數(shù)據(jù)分析主講人：高艷云第2章

科學(xué)計(jì)算庫NumPyCONTENTSPART

1數(shù)組運(yùn)算通用函數(shù)PART

21數(shù)組運(yùn)算矢量化運(yùn)算數(shù)組運(yùn)算可以分為以下三種：形狀相同的數(shù)組數(shù)組形狀不同的數(shù)組標(biāo)量矢量化運(yùn)算廣播機(jī)制數(shù)組與標(biāo)量運(yùn)算矢量化運(yùn)算形狀相等的數(shù)組之間的任何算術(shù)運(yùn)算都會應(yīng)用到元素級，即只用于位置相同的元素之間，所得的運(yùn)算結(jié)果組成一個新的數(shù)組。例如：數(shù)組廣播當(dāng)形狀不相等的數(shù)組執(zhí)行算術(shù)計(jì)算的時候，就會出現(xiàn)廣播機(jī)制，該機(jī)制會對數(shù)組進(jìn)行擴(kuò)展，使數(shù)組的shape屬性值一樣，這樣就可以進(jìn)行矢量化運(yùn)算了。數(shù)組廣播廣播機(jī)制主要為了解決不同形狀的數(shù)組之間進(jìn)行計(jì)算，數(shù)組的shape從元組的最后一個元素對齊，并且滿足如下任意一個條件即可：（1）如果兩個數(shù)組的后緣維度（trailingdimension，即從末尾開始算起的維度）的軸長度相符；（2）數(shù)組維度相同，其中有個軸長度為1。數(shù)組與標(biāo)量間的運(yùn)算標(biāo)量運(yùn)算會產(chǎn)生一個與數(shù)組具有相同行和列的新矩陣，其原始矩陣的每個元素都被相加、相減、相乘或者相除。123456+101010101010=1112131415162通用函數(shù)NumPy通用函數(shù)通用函數(shù)（ufunc）是一種針對ndarray中的數(shù)據(jù)執(zhí)行元素級運(yùn)算的函數(shù)，函數(shù)返回的是一個新的數(shù)組。我們將ufunc中接收一個數(shù)組參數(shù)的函數(shù)稱為一元通用函數(shù)，接收兩個數(shù)組參數(shù)的則稱為二元通用函數(shù)。進(jìn)行的數(shù)組對應(yīng)位置元素的運(yùn)算。特別是乘法運(yùn)算，和矩陣的乘法運(yùn)算不一樣。NumPy通用函數(shù)常見的一元通用函數(shù)如下表：NumPy通用函數(shù)常見的一元通用函數(shù)如下表：NumPy通用函數(shù)常見的二元通用函數(shù)如下表：有時用算術(shù)運(yùn)算符也可以進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算：將條件邏輯轉(zhuǎn)為數(shù)組運(yùn)算NumPy的where()函數(shù)是三元表達(dá)式xifconditionelsey的矢量化版本。arr_x=np.array([1,5,7])arr_y=np.array([2,6,8])arr_con=np.array([True,False,True])result=np.where(arr_con,arr_x,arr_y)array([1,6,7])Python數(shù)據(jù)分析主講人：高艷云第2章

科學(xué)計(jì)算庫NumPyCONTENTSPART

1ndarray索引PART

3ndarray花式索引ndarray切片PART

2ndarray布爾索引PART

41ndarray索引整數(shù)索引和切片的基本使用對于一維數(shù)組來說，從表面上來看，它使用索引和切片的方式，與Python列表的功能相差不大。arr=np.arange(8)#獲取索引為5的元素arr[5]#獲取索引為3~5的元素，但不包括5arr[3:5]5array([3,4])整數(shù)索引和切片的基本使用對于多維數(shù)組來說，索引和切片的使用方式與列表就大不一樣了，比如二維數(shù)組的索引方式如下：整數(shù)索引和切片的基本使用在二維數(shù)組中，每個索引位置上的元素不再是一個標(biāo)量了，而是一個一維數(shù)組。arr2d=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])#獲取索引為1的元素arr2d[1]array([4,5,6])整數(shù)索引和切片的基本使用如果想獲取二維數(shù)組的單個元素，則需要通過形如“arr[x，y]”的索引來實(shí)現(xiàn)，其中x表示行號，y表示列號。#獲取位于第0行第1列的元素arr2d[0,1]22ndarray切片整數(shù)索引和切片的基本使用多維數(shù)組的切片是沿著行或列的方向選取元素的，我們可以傳入一個切片，也可以傳入多個切片，還可以將切片與整數(shù)索引混合使用。arr2d[:2]使用一個切片示例：array([[1,2,3],[4,5,6]])整數(shù)索引和切片的基本使用arr2d[0:2,0:2]使用兩個切片示例：array([[1,2],[4,5]])arr2d[1,:2]切片與整數(shù)索引混合使用的示例：array([[1,2],[4,5]])3ndarray花式索引花式（數(shù)組）索引的基本使用花式索引是NumPy的一個術(shù)語，是指用整數(shù)數(shù)組或列表進(jìn)行索引，然后再將數(shù)組或列表中的每個元素作為下標(biāo)進(jìn)行取值。當(dāng)使用一個數(shù)組或列表作為索引時，如果使用索引要操作的對象是一維數(shù)組，則獲取的結(jié)果是對應(yīng)下標(biāo)的元素?；ㄊ剑〝?shù)組）索引的基本使用#創(chuàng)建一個二維數(shù)組demo_arr=np.empty((4,4))foriinrange(4):demo_arr[i]=np.arange(i,i+4)#獲取索引為[0,2]的元素demo_arr[[0,2]]如果要操作的對象是一個二維數(shù)組，則獲取的結(jié)果就是對應(yīng)下標(biāo)的一行數(shù)據(jù)?；ㄊ剑〝?shù)組）索引的基本使用#獲取索引為(1,1)和(3,2)的元素demo_arr[[