python學習——numpy練習題

import numpy as np 

In [9]:

#1 創建一個長度為10的一維全為0的ndarray對象，然后讓第5個元素等於1
n = np.zeros(10) n[4] = 1 print(n) 

 

[0. 0. 0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0.]

In [10]:

#2 創建一個元素為從10到49的ndarray對象
np.arange(10,50) 

Out[10]:

array([10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26,
       27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43,
       44, 45, 46, 47, 48, 49])

In [11]:

#3 將第2題的所有元素位置反轉
n3 = np.arange(10,50) n3[::-1] 

Out[11]:

array([49, 48, 47, 46, 45, 44, 43, 42, 41, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33,
       32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16,
       15, 14, 13, 12, 11, 10])

In [29]:

#4 使用np.random.random創建一個10*10的ndarray對象，並打印出最大最小元素
n4 = np.random.random((10,10)) print(n4) print(np.max(n4),np.min(n4)) 

 

[[0.87111406 0.86476873 0.86391148 0.78816324 0.93838288 0.59607216
  0.84086973 0.48199116 0.11066871 0.11068288]
 [0.85201476 0.1501309  0.65682176 0.20674656 0.59219751 0.54345428
  0.87809034 0.35371227 0.87620721 0.97906846]
 [0.99045258 0.49207604 0.8109245  0.17304564 0.97809511 0.19944122
  0.35066104 0.57088987 0.59589159 0.90920154]
 [0.13962972 0.81358769 0.95650672 0.87961387 0.06530585 0.63410083
  0.16575957 0.84563097 0.85254561 0.15485708]
 [0.46523209 0.13314196 0.60749123 0.5805076  0.71714643 0.70276885
  0.76393749 0.1839967  0.99657554 0.24095804]
 [0.95328727 0.4174502  0.71184996 0.64976674 0.79155124 0.06004858
  0.42435983 0.9435027  0.43575042 0.96633344]
 [0.64044146 0.60840577 0.57431792 0.98093441 0.41788725 0.11308594
  0.98737901 0.1962544  0.01377043 0.39127853]
 [0.21463967 0.88801687 0.81726285 0.11641557 0.88568505 0.47643872
  0.26798048 0.54929047 0.62710841 0.0651055 ]
 [0.83702334 0.55580473 0.31937827 0.89550998 0.0812324  0.29505207
  0.34792795 0.00443295 0.70254115 0.70284487]
 [0.23769269 0.76225147 0.71931028 0.90641133 0.68028347 0.68391635
  0.50072569 0.5403078  0.26216243 0.8682864 ]]
0.996575541946171 0.004432950968736971

In [41]:

#5 創建一個10*10的ndarray對象，且矩陣邊界全為1，里面全為0
# n5 = np.zeros((10,10)) # for i in n5: # i[0],i[9] = 1,1 # n5[0] = 1 # n5[9] = 1 # print(n5) n5 = np.ones((10,10)) n5[1:-1,1:-1] = 0 n5 

Out[41]:

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

In [61]:

#6 創建一個每一行都是從0到4的5*5矩陣
np.ones((5,5))*np.arange(5) 

Out[61]:

array([ 0,  2,  4,  6,  8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24])

In [72]:

#7 創建一個范圍在(0,1)之間的長度為12的等差數列
np.linspace(0,1,12) 

Out[72]:

array([0.        , 0.09090909, 0.18181818, 0.27272727, 0.36363636,
       0.45454545, 0.54545455, 0.63636364, 0.72727273, 0.81818182,
       0.90909091, 1.        ])

In [15]:

#8 創建一個長度為10的隨機數組並排序
n8 = np.random.randint(1,10,10) n8.sort() print(n8) 

 

[1 1 2 5 5 5 5 6 6 8]

In [14]:

#9 創建一個長度為10的隨機數組並將最大值替換為0
n9 = np.random.randint(0,150,10) index = n9.argmax() n9[index] = 0 n9 

Out[14]:

array([43, 33, 48, 50, 72, 27,  3, 33,  9,  0])

In [32]:

#10 如何根據第3列來對一個5*5矩陣排序？
n10 = np.random.randint(0,20,(5,5)) n10_sort = np.argsort(n10[:,3])#對第三列排序並返回索引值 n10[n10_sort] 

Out[32]:

array([[ 8,  6,  6,  3, 12],
       [14,  2, 17,  4, 13],
       [19, 15,  4, 14,  9],
       [13,  3, 12, 14,  1],
       [10,  4,  1, 15, 12]])

In [80]:

#11 給定一個4維矩陣，如何得到最后兩維的和？
n11 = np.random.randint(0,100,(2,2,2,2)) n11 

Out[80]:

array([[[[ 6, 52],
         [15, 41]],

        [[90, 34],
         [41,  8]]],


       [[[45,  8],
         [71, 38]],

        [[82,  8],
         [95, 46]]]])

In [90]:

n11.sum(axis=(2,3)) 

Out[90]:

array([[114, 173],
       [162, 231]])

In [110]:

#12  給定數組[1, 2, 3, 4, 5]，如何得到在這個數組的每個元素之間插入3個0后的新數組？
n12 = np.arange(1,6) n12_1 = np.zeros(17,dtype=int) n12_1[::4] = n12 n12_1 

Out[110]:

array([1, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 4, 0, 0, 0, 5])

In [113]:

n12 = np.arange(1,6).reshape(5,1) n12_2 = np.zeros((5,3)) np.concatenate([n12,n12_2],axis=1) 

Out[113]:

array([[1., 0., 0., 0.],
       [2., 0., 0., 0.],
       [3., 0., 0., 0.],
       [4., 0., 0., 0.],
       [5., 0., 0., 0.]])

In [132]:

#13 給定一個二維矩陣，如何交換其中兩行的元素？
n13 = np.random.randint(0,10,(2,2)) n13 

Out[132]:

array([[5, 6],
       [3, 7]])

In [133]:

n13[[1,0]] 

Out[133]:

array([[3, 7],
       [5, 6]])

In [142]:

#14 創建一個100000長度的隨機數組，使用三種方法對其求三次方，並比較所用時間
n14 = np.random.randint(0,1000000,100000) n14 

Out[142]:

array([469994, 274462, 901213, ..., 821177, 810961,  33090])

In [143]:

%timeit n14**3 

 

227 µs ± 8.17 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

In [144]:

%timeit np.power(n14,3) 

 

219 µs ± 3.23 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

In [153]:

n14_1 = np.dot(n14,n14) %timeit np.dot(n14_1,n14) 

 

94.1 µs ± 1.73 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

In [146]:

#15 創建一個5*3隨機矩陣和一個3*2隨機矩陣，求矩陣積
n15_1 = np.random.randint(0,100,(5,3)) n15_2 = np.random.randint(0,100,(3,2)) display(n15_1,n15_2) 

 

array([[21, 95, 95],
       [63, 18,  5],
       [19,  9, 36],
       [52, 56, 38],
       [57, 32, 70]])

 

array([[64, 57],
       [57, 54],
       [20, 54]])

In [149]:

np.dot(n15_1,n15_2) 

Out[149]:

array([[ 8659, 11457],
       [ 5158,  4833],
       [ 2449,  3513],
       [ 7280,  8040],
       [ 6872,  8757]])

In [155]:

#16 矩陣的每一行的元素都減去該行的平均值
n16 = np.random.randint(0,100,(2,2)) n16 

Out[155]:

array([[71, 15],
       [80, 47]])

In [166]:

n16_mean = np.mean(n16,axis=1).reshape(2,1) n16_mean 

Out[166]:

array([[43. ],
       [63.5]])

In [167]:

n16 - n16_mean 

Out[167]:

array([[ 28. , -28. ],
       [ 16.5, -16.5]])

In [211]:

#17 打印出以下函數（要求使用np.zeros創建8*8的矩陣）：
# [[0 1 0 1 0 1 0 1] # [1 0 1 0 1 0 1 0] # [0 1 0 1 0 1 0 1] # [1 0 1 0 1 0 1 0] # [0 1 0 1 0 1 0 1] # [1 0 1 0 1 0 1 0] # [0 1 0 1 0 1 0 1] # [1 0 1 0 1 0 1 0]] n17 = np.zeros((8,8),dtype=int) n17[::2,1::2]=1 n17[1::2,::2]=1 n17 

Out[211]:

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

In [219]:

#18 正則化一個5*5隨機矩陣
# 正則的概念：假設a是矩陣中的一個元素，max/min分別是矩陣元素的最大最小值， # 則正則化后a = (a - min)/(max - min) n18 = np.random.randint(0,100,(5,5)) n18_max,n18_min = n18.max(),n18.min() n18_re = (n18-n18_min)/(n18_max-n18_min) n18_re 

Out[219]:

array([[0.68888889, 0.07777778, 0.85555556, 0.36666667, 0.13333333],
       [0.1       , 0.91111111, 0.67777778, 0.24444444, 0.37777778],
       [0.04444444, 0.45555556, 0.64444444, 0.04444444, 0.04444444],
       [0.86666667, 0.91111111, 0.4       , 0.7       , 0.94444444],
       [0.        , 0.95555556, 0.22222222, 1.        , 0.16666667]])

In [241]:

# 19 將一個一維數組轉化為二進制表示矩陣。例如
# [1,2,3] # 轉化為 # [[0,0,1], # [0,1,0], # [0,1,1]] display(1 and 0 ,1 or 1, 1 & 2) 

 

0

 

1

 

0

In [237]:

I = np.array([1,2,3]) A = I.reshape(-1,1) A 

Out[237]:

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

In [230]:

B = 2**np.arange(3) B 

Out[230]:

array([1, 2, 4], dtype=int32)

In [231]:

M = A&B M 

Out[231]:

array([[1, 0, 0],
       [0, 2, 0],
       [1, 2, 0]], dtype=int32)

In [232]:

M != 0 

Out[232]:

array([[ True, False, False],
       [False,  True, False],
       [ True,  True, False]])

In [235]:

M [M!=0] = 1 M 

Out[235]:

array([[1, 0, 0],
       [0, 1, 0],
       [1, 1, 0]], dtype=int32)

In [236]:

M[:,::-1] 

Out[236]:

array([[0, 0, 1],
       [0, 1, 0],
       [0, 1, 1]], dtype=int32)