數(shù)據(jù)科學方法與實踐 習題及答案 第03章

數(shù)據(jù)科學方法與實踐習題及答案

第3章單元測試

一、單選題（共10題）

1、要創(chuàng)建結構化數(shù)據(jù)類型，可以使用numpy庫的（）函數(shù)。

A、dtype

B、array

C、record

D>info

答案：A

3、使用numpy.split函數(shù)分割數(shù)組arr,如果該函數(shù)的第二個參數(shù)為[3,5],則

表示要劃分arr為（）個子數(shù)組。

A、1

B、2

C、3

D、4

答案：C

3、設數(shù)組a、b均為1行3列的一維數(shù)組，使用numpy.stack函數(shù)連接數(shù)組a

和b時，若參數(shù)axis=T,則（）。

A、連接軸為行，等價于axis=0

B、連接軸為列,等價于axis=l

C、按默認的軸方向進行連接

D、不允許，將提示錯誤

答案：B

4、設數(shù)組a、b均為1行6列的一維數(shù)組，若執(zhí)行賦值語句a=b；b.shape=2,3,

則以下說法正確的是（）。

A、數(shù)組a和b均變?yōu)?行3列

B、數(shù)組b的形狀改變，二數(shù)組a形狀不變

C、數(shù)組a和b的形狀均保持不變

D、數(shù)組a和b具有不同的存儲單元地址

答案：A

5、設數(shù)組a是一個2行3列的二維數(shù)組，若執(zhí)行語句b=a[:,0:2]對數(shù)組a進行

切片，則以下說法正確的是()。

A、數(shù)組a

B、數(shù)組b的形狀改變，二數(shù)組a形狀不變

C、數(shù)組a和b的形狀均保持不變

D、數(shù)組a和b具有不同的存儲單元地址

答案：A

6、設np為numpy庫的別名，數(shù)組a和b分別由以下語句創(chuàng)建：

a=np.array(range(4)).reshape(2,2)

b=np.array([1,2])

則a+b的運算結果是()。

A、array([[2,3],

[4,5]])

B、array([[2,4],

[3,5]])

C、array([[2,3],

[2,3]])

D、不能運算，報錯

答案：A

7、在Numpy庫提供的線性代數(shù)子模塊linalg中，專門用于計算方陣特征值和

特征向量的函數(shù)是()。

A、eig

B、eigh

C、eigvals

D>eigvalsh

答案：A

8、使用numpy.sort方法對數(shù)據(jù)序列進行排序時，其參數(shù)kind可以指定的排序

類別不包括()。

A、快速排序(quicksort)

B、歸并排序(mergesort)

C、堆排序(heapsort)

D、冒泡排序(bubblesort)

答案：D

9^設數(shù)組x=numpy.arange(1,9,2),則表達式x[numpy.where(x<5,x,-1)]的運

算結果為()。

Asarray([1,3,-1,-1])

B、array([3,7,7,7])

C、array([3,0,0,0])

D、array([3,1,1,1])

答案：B

10、設數(shù)組x=numpy.1inspace(-2,2,3),則表達式

numpy.piecewise(x,[x<0,x>=0],[lambdax：-x,lambdax:x])的運算結果為()?

A、array([-1.,0,,-1.])

B、array([-2.,0.,-2.1)

C、array([2.,0.,2.])

D>array([1.,0.,1.])

答案：C

二、判斷題（共10題）

1、使用Numpy的reshape方法，可以改變數(shù)組的維數(shù)，但不能改變數(shù)組的大小。

正確答案：正確

2、使用Numpy的resize方法，既可以改變數(shù)組的維數(shù)，也可以改變數(shù)組的大

小。

正確答案：正確

3、如果兩個數(shù)組的維度相同，但大小不同，則這兩個數(shù)組不能進行算術運算。

正確答案：錯誤

4、由數(shù)值數(shù)據(jù)組成的數(shù)組，可以理解為向量進行相關的數(shù)學運算。

正確答案：正確

5、如果兩個由數(shù)值數(shù)據(jù)組成的數(shù)組進行點積運算的結果為0,則表示這兩個數(shù)

組對應的向量垂直。

正確答案：正確

6、一個兩行三列的數(shù)組可以看作為兩個三維的向量。

正確答案：正確

7、在計算數(shù)據(jù)集的中心傾向時，均值對數(shù)據(jù)中的異常值不敏感。

正確答案：錯誤

8、百分位數(shù)常用于描述一組有序數(shù)據(jù)中的各數(shù)據(jù)項如何在最小值和最大值之間

分布。

正確答案：正確

9、數(shù)據(jù)離散度的計算很容易受到一小部分異常值的影響。

正確答案：錯誤

10、當計算數(shù)據(jù)的標準差結果為0時，表示數(shù)據(jù)聚集在一起。

正確答案：正確

三、填空題(共10題)

1、要訪問ndarray對象的維數(shù)，可以使用對象的()屬性。

答案：ndim

2、Numpy庫提供的幕運算函數(shù)是()。

答案：power

3、設Numpy庫的別名為np,執(zhí)行語句a=np.array([1,2,3])；

b=np.array([3,3,3])；a.dot(b),則運算結果為()。

答案：18

4、Numpy.prod([[1,2],[3,4]])的運算結果為()。

答案：24

5、兩個離散數(shù)據(jù)序列的卷積是將一個序列翻轉并平移，然后與另一個序列進行

()運算的結果。

答案：相乘

6、若有數(shù)據(jù)序列a=[L,2.,4」,則使用numpy.gradient(a,2)計算其梯度,

計算的結果為()。

答案：[0.5,0.75,1.]

7、在Numpy庫中，用來計算數(shù)據(jù)序列加權平均值的函數(shù)是（）。

答案：average

8、設二維數(shù)組x=numpy.array（[[l,2],[3,4]]）,則表達式numpy.var（x）的運

算結果為（）。

答案：1.25

9、單位矩陣一定是（），且對角線上的元素全為（）。

答案：第1空：方陣；第2空：1

10、單位矩陣一定是（），且對角線上的元素全為（）。

答案：第1空：方陣；第2空：1

四、多選題（共10題）

1、在計算機上使用數(shù)值近似解方法解決實際問題時，不可避免地會引入誤差,

其主要來源類型有（）。

A、模型誤差

B、觀測誤差

C、截斷誤差

D、舍入誤差

答案：A、B、C、D

2、對Numpy庫的描述，以下正確的是（）。

A、是Python的外部擴展庫

B、其核心功能的實現(xiàn)受ndarray對象的支持

C、是基于Python環(huán)境的科學計算基礎包

D、只支持數(shù)值類型的運算

答案：A、B、C

3、對Numpyndarray對象的描述，以下說法正確的是（）。

A、是一個n維數(shù)組

B、對象中元素的數(shù)據(jù)類型必須相同

C、對象中每個元素的存儲空間大小相同

D、元素可使用下標索引方式訪問

答案：A、B、C、D

4、在Numpy中可以創(chuàng)建單位矩陣形式數(shù)組的函數(shù)有（）。

A、ones

B、eye

C、identity

D>zeros

答案：B、C

5、可以使用Numpy的（）函數(shù)創(chuàng)建三角矩陣。

A、diag

B、tri

C、tril

D>triu

答案：B、C、D

6、設np是numpy庫的別名，則執(zhí)行語句a=np.array（［1,2,3］）；

b=np.unique（np.append（a,2））后，以下說法正確的是（）。

A、數(shù)組a和b的內容相同

B、數(shù)組a和b是同一個數(shù)組

C、執(zhí)行append（a,2）后，數(shù)組a不會改變

D、數(shù)組b的內容為array（［1,3,2］）

答案：A、C

7、將二維數(shù)組轉換為一維數(shù)組，可以使用的方法有（）。

A、numpy.flatten

B、numpy.ravel

C、ndarray.reshape

D>ndarray.resize

答案:B、C、D

8、設數(shù)組a是一個2行3列的二維數(shù)組，若執(zhí)行語句b=a［:,0:2］對數(shù)組a進行

切片，則以下說法正確的是（）。

A、數(shù)組a和b的存儲地址不同

B、數(shù)組a和b的存儲地址相同

C、改變數(shù)組b中元素的值，數(shù)組a相應元素的值也跟著改變

D、改變數(shù)組b中元素的值，數(shù)組a中的元素值保持不變

答案：A、C

9、Numpy庫提供了線性代數(shù)子模塊linalg,支持的運算包括（）。

A、矩陣和矢量的基本運算

B、求解矩陣的特征值

C、求解線性方程組

D、矩陣的分解和規(guī)范化

答案：A、B、C、D

10、常用的矩陣分解方法包括（）。

A、奇異值分解（SVD）

B、三角分解（LU）

C、QR分解

D、正交分解

答案：A、B、C

四、簡答題（共13題）

1、計算科學的三個核心問題是什么？

［參考答案］（1）什么是可計算的？（2）哪些計算可自動化？（3）自動化計算如

何實現(xiàn)？

2、進行數(shù)值計算時，誤差的來源主要有哪些類型？

［參考答案］類型有模型誤差、觀測誤差、方法誤差或截斷誤差、舍入誤差。在

數(shù)據(jù)處理和分析時，主要考慮模型誤差和觀測誤差。

3、Numpy用于科學計算的核心數(shù)據(jù)類型是什么？

［參考答案］Numpy的數(shù)據(jù)類型主要包括基本數(shù)值類型、dtype數(shù)據(jù)類型對象和結

構化數(shù)組三種類型，其核心為ndarray對象，對大量數(shù)據(jù)進行高級數(shù)學和其他類

型的操作效率非常高。

4、Numpy創(chuàng)建數(shù)組的主要方式有哪些？

［參考答案］（1）使用array函數(shù)把序列對象參數(shù)轉換為數(shù)組；（2）使用arange、

linspace、logspace函數(shù)創(chuàng)建間隔相等的數(shù)組；（3）使用ones、zeros系列函

數(shù)創(chuàng)建數(shù)組；（4）使用fromstring、fromfunction函數(shù)從字符串讀取文本數(shù)據(jù)

創(chuàng)建數(shù)組；（5）使用numpy的random模塊創(chuàng)建由隨機數(shù)組成的數(shù)組；（6）創(chuàng)

建特殊的二維數(shù)組，如對角矩陣、三角矩陣等；（7）創(chuàng)建多維數(shù)組。

5、數(shù)組的操作有哪些？可以改變數(shù)組的總大小嗎？

［參考答案］數(shù)組操作主要有：（1）數(shù)組元素的操作：元素的添加、刪除、插入、

值的修改等；（2）索引操作：切片；（3）軸操作：數(shù)組形狀的改變、軸的滾動、

軸的交換等；（4）數(shù)組自身的操作：數(shù)組的分割、連接等。這些操作都不能改變

數(shù)組的總大小。

6、以副本或視圖方式操作數(shù)組，會對原數(shù)組產生影響嗎？

［參考答案］副本（copy）是一個對象數(shù)據(jù)的完整復制，它將作為一個新對象，

與原對象在不同的物理內存位置上存儲，因此對副本的修改不會影響到原對象的

數(shù)據(jù)。視圖（view）是對象數(shù)據(jù)的一個別名或引用，通過視圖可以訪問、操作原

對象的數(shù)據(jù)，且原對象的數(shù)據(jù)不會被復制。視圖與原對象數(shù)據(jù)在同一物理內存位

置上存儲，因此對視圖的修改將影響原對象數(shù)據(jù)。

7、在數(shù)組運算中，什么情況下要應用廣播機制？

［參考答案］如果運算的兩個對象形狀不同，則會觸發(fā)numpy的廣播機制。廣播

必須遵守兼容的原則，即兩個數(shù)組的后緣維度（trailingdimension,從數(shù)組形

狀的末尾開始算起的維度）的軸長度相符，或其中的一方長度為1,則廣播會在

缺失或長度為1的維度上進行。如果不符合兼容的原則，則在numpy中運算時系

統(tǒng)將報錯。主要有三種情況：（1）數(shù)組與標量運算時，標量進行簡單的廣播；

（2）數(shù)組維度不同，后緣維度的軸長相符，可以在軸0上廣播；（3）數(shù)組維度

相同，其中一個數(shù)組軸長為1,沿軸1廣播。

8、統(tǒng)計計算有哪些主要指標特征？

［參考答案］（1）中心傾向是對數(shù)據(jù)中心位置的度量，主要包括均值、中位數(shù)、

分位數(shù)、眾數(shù)等指標；（2）離散度是數(shù)據(jù)離散程度的一種度量，主要有極差、

方差、標準差、期望等指標；（3）相關性用來衡量兩個變量因素的相關密切程

度，但并不意味著兩個變量之間存在因果關系，主要涉及協(xié)方差、相關系數(shù)兩個

量化指標。

9、卷積、梯度的主要應用場景是什么？

［參考答案］（1）在數(shù)學上，卷積的本質是一種積分運算，是求如拉普拉斯

（Laplace）變換、傅里葉（Fourier）變換等函數(shù)