numpy 矩陣運算


8.2 矩陣(Matrix)對象

Matrix類型繼承於ndarray類型,因此含有ndarray的所有數據屬性和方法。Matrix類型與ndarray類型有六個重要的不同點,當你當Matrix對象當arrays操作時,這些不同點會導致非預期的結果。

1)Matrix對象可以使用一個Matlab風格的字符串來創建,也就是一個以空格分隔列,以分號分隔行的字符串。

2)Matrix對象總是二維的。這包含有深遠的影響,比如m.ravel()的返回值是二維的,成員選擇的返回值也是二維的,因此序列的行為與array會有本質的不同。

3)Matrix類型的乘法覆蓋了array的乘法,使用的是矩陣的乘法運算。當你接收矩陣的返回值的時候,確保你已經理解這些函數的含義。特別地,事實上函數asanyarray(m)會返回一個matrix,如果m是一個matrix。

4)Matrix類型的冪運算也覆蓋了之前的冪運算,使用矩陣的冪。根據這個事實,再提醒一下,如果使用一個矩陣的冪作為參數調用asanarray(...)跟上面的相同。

5)矩陣默認的__array_priority__是10.0,因而ndarray和matrix對象混合的運算總是返回矩陣。

6)矩陣有幾個特有的屬性使得計算更加容易,這些屬性有:

(a) .T -- 返回自身的轉置

(b) .H -- 返回自身的共軛轉置

(c) .I -- 返回自身的逆矩陣

(d) .A -- 返回自身數據的2維數組的一個視圖(沒有做任何的拷貝)

 

Matrix類 是ndarray的一個Python子類,你也可以學習這個實現來構造自己的ndarray子類。Matrix對象也可以使用其它的Matrix對象,字 符串,或者其它的可以轉換為一個ndarray的參數來構造。另外,在NumPy里,“mat”是“matrix”的一個別名。

例1: 使用字符串構造矩陣

>>> from numpy import *

>>> a=mat('1 2 3; 4 5 3')

>>> print (a*a.T).I

[[ 0.29239766 -0.13450292]

 [-0.13450292  0.08187135]]

 

例2: 使用嵌套序列構造矩陣

>>> mat( [ [1,5,10],[1.0,3,4j] ])

matrix([[  1.+0.j,   5.+0.j,  10.+0.j],

        [  1.+0.j,   3.+0.j,   0.+4.j]])

 

例3: 使用一個數組構造矩陣

>>> mat( random.rand(3,3) ).T

matrix([[ 0.81541602,  0.73987459,  0.03509142],

        [ 0.14767449,  0.60539483,  0.05641679],

        [ 0.43257759,  0.628695  ,  0.47413553]])

 

Matrix( data, dtype=None, copy=True )

將 以參數data傳進來的數據轉換為矩陣。如果dtype是None,那么數據類型將由data的內容來決定。如果copy為True,則會拷貝data中 的數據,否則會使用原來的數據緩沖。如果沒有找到數據的緩沖區,當然也會進行數據的拷貝。注意:矩陣matrix事實上是一個類型,因此當你構造實例的時 候會調用matrix.__new__(matrix, data, dtype, copy)。

Mat

只是matrix的一個別名。

Asmatrix(data, dtype=None)

返回不經過復制的數據。等價於matrix(data, dtype, copy=False)。

Bmat(obj, ldict=None, gdict=None)

使用一個字符串,嵌套的序列或者一個數組(array)構造一個矩陣。這個命令允許你從其它的對象來建立起矩陣。其中當obj是一個字符串的時候才會使用參數ldict和gdict,這兩個參數是局部和模塊的字典。如果你沒有提供它們,這些將由系統提供。

>>> A=mat('2 2; 2 2'); B=mat('1 1; 1 1');

>>> print bmat('A B; B A')

[[2 2 1 1]

 [2 2 1 1]

 [1 1 2 2]

 [1 1 2 2]]


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