python中numpy的用法

Numpy是Python中用于处理数组和矩阵运算的库，提供高性能数值计算功能。

Python中的NumPy库是一个非常强大的工具，它为处理大型多维数组和矩阵提供了大量高级数学函数，NumPy通常用于科学计算，因为它能高效地处理大量的数据。

NumPy的安装与导入

要使用NumPy，首先需要在你的Python环境中安装它，可以通过pip命令来安装：

pip install numpy

安装完成后，在Python代码中导入NumPy库：

import numpy as np

创建NumPy数组

NumPy的核心是ndarray对象，即n维数组，你可以使用np.array()函数从列表、元组等创建数组：

创建一个一维数组
arr1 = np.array([1, 2, 3])
print(arr1)
创建一个二维数组
arr2 = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(arr2)

NumPy数组的属性

NumPy数组有一些内置属性，如shape（形状）、dtype（数据类型）、size（元素个数）等：

arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print("Shape:", arr.shape)
print("DType:", arr.dtype)
print("Size:", arr.size)

NumPy的基本操作

NumPy提供了许多对数组进行操作的函数，例如加、减、乘、除等：

加法
arr1 = np.array([1, 2, 3])
arr2 = np.array([4, 5, 6])
print(np.add(arr1, arr2))
减法
print(np.subtract(arr1, arr2))
乘法
print(np.multiply(arr1, arr2))
除法
print(np.divide(arr1, arr2))

NumPy的广播机制

NumPy的一个重要特性是广播，它允许NumPy在执行算术运算时将不同形状的数组扩展到相同的形状：

arr1 = np.array([1, 2, 3])
arr2 = np.array([4, 4, 4])
通过广播进行加法运算
print(np.add(arr1, arr2))

NumPy的数学函数

NumPy提供了许多数学函数，如sin、cos、exp等：

arr = np.array([0, np.pi / 2, np.pi])
计算正弦值
print(np.sin(arr))
计算余弦值
print(np.cos(arr))
计算指数值
print(np.exp(arr))

NumPy的线性代数操作

NumPy还提供了一些线性代数操作，如矩阵乘法、求逆等：

矩阵乘法
mat1 = np.array([[1, 2], [3, 4]])
mat2 = np.array([[5, 6], [7, 8]])
print(np.dot(mat1, mat2))
求逆
mat = np.array([[1, 2], [3, 4]])
print(np.linalg.inv(mat))