# -*- coding: utf-8 -*-
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主要記錄代碼，相關說明采用注釋形勢，供日常總結、查閱使用，不定時更新。
Created on Mon Aug 20 23:37:26 2018
@author: Dev
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import numpy as np
from datetime import datetime
import random
對a,b兩個列表的相同位的元素進行運算求和：
# 純Python
def pythonSum(n):
# 對列表循環計算
a = [x for x in range(n)]
b = [x for x in range(n)]
c = []
for i in range(len(a)):
a[i] = i ** 2
b[i] = i ** 3
c.append(a[i] +b[i])
return c
# numpy
def numpySum(n):
# 直接對數組操作
a = np.arange(n) ** 2
b = np.arange(n) ** 3
c = a + b
return c
# 效率比較
size = 1000
# pythonSum()
start = datetime.now() # 起始時間
c = pythonSum(size)
delta = datetime.now() - start # pythonSum()的運行時間
print("The last two elements: ", c[-2:]) # 打印最后兩個元素，確認准確性
print("PythonSum elapsed time in microseconds: ", delta.microseconds) # 以微秒為單位顯示運行時間
# pythonSum結果 The last two elements: [995007996, 998001000] PythonSum elapsed time in microseconds: 999
# numpySum()
start = datetime.now()
c = numpySum(size)
delta = datetime.now() - start
print("The last two elements: ", c[-2:])
print("NumpySum elapsed time in microseconds: ", delta.microseconds)
# numpySum結果 The last two elements: [995007996 998001000] NumpySum elapsed time in microseconds: 0
可以看出使用numpy數組的速度超快~
numpy數組
a = np.arange(5)
print(a.dtype)
多維數組
m = np.array([np.arange(2), np.arange(2)]) # 創建一個二維數組
print(m)
# 創建元素為0的數組
zeros = np.zeros(10)
zeros_2 = np.zeros((3, 6)) # 元素為0的3*6數組
# 創建元素隨機(empty)的數組
empty = np.empty((2, 3, 2))
# 訪問數組元素
a = np.array(([1, 2], [3, 4]))
print(a[0, 0])
print(a[0, 1])
print(a[1, 0])
print(a[1, 1])
數組元素的數據類型
print(np.float64(42)) # float浮點型
print(np.float(True))
print(np.float(False))
print(np.int8(42.0)) # int整型
print(np.bool(42)) # Boolean布爾型
print(np.bool(0))
print(np.bool(42.0))
# 創建數組時定義元素的數據類型
print(np.arange(7, dtype=np.uint16))
print(np.arange(9, dtype=np.float64))
數據類型轉換
# 類型轉換時出現的TypeError異常
try:
print(np.int(42.0 + 1.j))
except TypeError:
print("TypeError: can't convert complex to int!")
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(arr.dtype) # 元素類型
float_arr = arr.astype(np.float64)
print(float_arr.dtype)
arr = np.array([3.7, -1.2, -2.6, 0.5, 12.9, 10.1])
print(arr.dtype)
int_arr = arr.astype(np.int32) # 將float64類型轉換為int32類型
# 將字符串數組轉換為字符型
numeric_string = np.array(['1.25', '-9.6', '42'], dtype=np.string_)
print(numeric_string.astype(float)) # 再轉換為float類型
字符編碼
print(np.arange(7, dtype='f')) # float32
print(np.arange(7, dtype='d')) # float64
print(np.arange(7, dtype='D')) # complex128
print(np.dtype(float))
print(np.dtype('f'))
print(np.dtype('d'))
print(np.dtype('F'))
print(np.dtype('D'))
print(np.dtype('f8'))
print(np.dtype('float64'))
# dtype類的屬性
t = np.dtype('float64')
print(t.char) # 字符編碼
print(t.type) # t的類型
print(t.str)
自定義數據類型
# [(字段1, 類型, 長度), (字段2, 類型, 長度), ...]
t = np.dtype([('name', np.str_, 40), ('numitems', np.int32), ('price', np.float32)])
print(t)
print(t.name)
itemz = np.array([('Meaning of life DVD', 42, 100), ('Butter', 13, 2.72)]) # 按照格式生成數組
數組與標量的計算
arr = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(arr * arr) # 對應位的元素相乘
print(arr - arr) # 對應位的元素相減
print(1 / arr) # 取倒數
print((arr ** 2) ** 0.5) # 平方后開根號
一維數組的索引與切片(與列表切片用法相似)
a = np.arange(9)
print(a[3: 7])
print(a[:7:2]) # 從0到6，步長為2
s = slice(3, 7, 2) # 先設定切片位置及步長，再調用
print(a[s])
print(a[::-1]) # 倒序排列1
s = slice(None, None, -1) # 倒序排列2
print(a[s])
多維數組的切片與索引
b = np.arange(24).reshape(2, 3, 4)
print(b.shape) # 數組b的維數
# 使用索引與切片選取指定元素
print(b[0,0,0])
print(b[:,0,0])
print(b[0]) # 第一維的所有元素
print(b[0, :, :]) # 第一維的所有元素
print(b[0, ...]) # 第一維的所有元素
print(b[0,1]) # 第一維第二行
print(b[0,1,::2]) # 以2為步長
print(b[...,1]) # 兩個維的第一列
print(b[:,1]) # 兩個維的第一行
print(b[0,:,1]) # 第一維第一列
print(b[0,:,-1]) # 第一維最后一列
print(b[0,::-1, -1]) # 第一維最后一列的倒序排列
print(b[0,::2,-1]) # 第一維的第0行和第2行的最后一個元素
print(b[::-1]) # 兩個維倒序
s = slice(None, None, -1) # 所有元素倒序排列
print(b[(s, s, s)])
布爾型索引（mask）
names = np.array(['Bob', 'Joe', 'Will', 'Bob', 'Will', 'Joe', 'Joe'])
random.seed(200) # 設置隨機種子
data = np.random.random((7, 4))
print(names == 'Bob') # 生成布爾型mask
print(data[names == 'Bob']) # 根據mask的值匹配data數組中的元素
print(data[names == 'Bob', 2:]) # 匹配值從第三列到最后一列的元素
print(data[names == 'Bob', 3]) # 匹配值第四列的元素
names != 'Bob'
data[~(names == 'Bob')]
mask = (names == 'Bob') | (names == 'will') # 或運算符
data[mask]
data[data < 0] = 0
data[names != 'Joe'] = 7
花式索引（索引亂序）
arr = np.empty((8, 4))
for i in range(8):
arr[i] = i
arr[[4, 3, 0, 6]] # 根據索引的順序取值
arr[[-3, -5, -7]]
arr = np.arange(32).reshape((8, 4))
arr[[1, 5, 7, 2], [0, 3, 1, 2]]
arr[[1, 5, 7, 2]][:, [0, 3, 1, 2]]
arr[np.ix_([1, 5, 7, 2], [0, 3, 1, 2])]
數組轉置
arr = np.arange(15).reshape((3, 5))
arr.reshape((5,3))
print(arr.T)
改變數據維度
b = np.arange(24).reshape((2, 3, 4))
print(b)
print(b.ravel()) # 將多維數組將為一維
print(b.flatten())
b.shape = (6, 4)
print(b)
print(b.transpose())
b.resize((2, 12))
print(b)
注： flatten()與ravel()的區別
# 當修改ravel()返回的值時，會影響原數組；而flatten則不會
arr_a = np.arange(4).reshape(2, 2)
arr_a.ravel()[-1] = 5
print(arr_a) # arr_a的最后一個元素已被修改
arr_a.flatten()[0] = 10
print(arr_a) # 不會影響原數組的第一個元素
組合數組
a = np.arange(9).reshape(3, 3)
print(a)
b = 2 * a
print(b)
# 水平組合
print(np.hstack((a, b)))
print(np.concatenate((a, b), axis=1))
# 豎直組合
print(np.vstack((a, b)))
print(np.concatenate((a, b), axis=0))
# 深度組合deep
print(np.dstack((a, b)))
# column_stack & row_stack(與hstack & vstack效果類似)
oned = np.arange(2)
print(oned)
twice_oned = 2 * oned
print(twice_oned)
print(np.column_stack((oned, twice_oned)))
print(np.column_stack((a, b)) == np.hstack((a, b)))
print(np.row_stack((oned, twice_oned)))
print(np.row_stack((a, b)))
print(np.row_stack((a, b)) == np.vstack((a, b)))
數組的分割
a = np.arange(9).reshape(3, 3)
print(a)
# 從水平方向分成三列（跨列）
print(np.hsplit(a, 3))
print(np.split(a, 3, axis=1))
# 從豎直方向分成三行（跨行）
print(np.vsplit(a, 3))
print(np.split(a, 3, axis=0))
# 深度分割
c = np.arange(27).reshape(3, 3, 3)
print(c)
print(np.dsplit(c, 3))
數組的屬性
b = np.arange(24).reshape(2, 12)
b.ndim # 維度
b.size # 元素個數
b.itemsize # 單個元素的大小
b.nbytes # 整個數組的大小（itemsize * size）
# 復數
b = np.array([1.+1.j, 3.+2.j])
b.real # 實部
b.imag # 虛部
數組的轉換
b = np.arange(4).reshape(2, 2)
b.flat # 將數組轉換為一維數組
for i in range(len(b.flat)): # 循環訪問數組元素
print(b.flat[i])
b = np.array([1.+1.j, 3.+2.j])
print(b)
print(b.tolist()) # 轉換為list
print(b.tostring()) # 轉換為字符
# 使用np.fromstring將字符串轉換為指定格式
print(np.fromstring(b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xf0?\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xf0?\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x08@\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00@', dtype=complex))
a_t = np.fromstring('20:42:53', sep=':', dtype=int)
print(a_t)
print(a_t.dtype)
# 復數轉換為整型時會舍棄虛部
print(b.astype(int))
print(b.astype('complex'))