NumPy基本方法

一、陣列方法

建立陣列：arange()建立一維陣列；array()建立一維或多維陣列，其引數是類似於陣列的物件，如列表等

讀取陣列元素：如a[0],a[0,0]

陣列變形：如b=a.reshape(2,3,4)將得到原陣列變為2*3*4的三維陣列後的陣列；或是a.shape=(2,3,4)或a.resize(2,3,4)直接改變陣列a的形狀

陣列組合：水平組合hstack((a,b))或concatenate（（a,b）,axis=1）;垂直組合vstack((a,b))或concatenate（（a,b）,axis=0）;深度組合dstack((a,b))

陣列分割（與陣列組合相反）：分別有hsplit,vsplit,dsplit,split(split與concatenate相對應)

將np陣列變為py列表：a.tolist()

陣列排序（小到大）：列排列np.msort(a)，行排列np.sort(a)，np.argsort(a)排序後返回下標

複數排序：np.sort_complex(a)按先實部後虛部排序

陣列的插入：np.searchsorted(a,b)將b插入原有序陣列a，並返回插入元素的索引值

型別轉換：如a.astype(int)，np的資料型別比py豐富，且每種型別都有轉換方法

條件查詢，返回滿足條件的陣列元素的索引值：np.where(條件)

條件查詢，返回下標：np.argwhere(條件)

條件查詢，返回滿足條件的陣列元素：np.extract([條件],a)

根據b中元素作為索引，查詢a中對應元素：np.take(a,b)一維

陣列中最小最大元素的索引：np.argmin(a)，np.argmax(a)

多個數組的對應位置上元素大小的比較：np.maximum(a,b,c,…..)返回每個索引位置上的最大值，np.minimum(…….)相反

將a中元素都置為b：a.fill(b)

每個陣列元素的指數：np.exp(a)

生成等差行向量：如np.linspace(1,6,10)則得到1到6之間的均勻分佈，總共返回10個數

求餘：np.mod(a,n)相當於a%n，np.fmod(a,n)仍為求餘且餘數的正負由a決定

計算平均值：np.mean(a)

計算加權平均值：np.average(a,b),其中b是權重

計算陣列的極差：np.pth(a)=max(a)-min(a)

計算方差（總體方差）：np.var(a)

標準差：np.std(a)

算術平方根，a為浮點數型別：np.sqrt(a)

對數：np.log(a)

點積（計算兩個陣列的線性組合）：np.dot(a,b)，即得到a*b（一維上是對應元素相乘，多維可將a*b視為矩陣乘法

修剪陣列，將陣列中小於x的數均換為x，大於y的數均換為y：a.clip(x,y)

所有陣列元素乘積：a.prod()

陣列元素的累積乘積：a.cumprod()

陣列元素的符號：np.sign(a)，返回陣列中各元素的正負符號，用1和-1表示

陣列元素分類：np.piecewise(a,[條件]，[返回值])，分段給定取值，根據判斷條件給元素分類，並返回設定的返回值。

判斷兩陣列是否相等： np.array_equal(a,b)

判斷陣列元素是否為實數： np.isreal(a)

去除陣列中首尾為0的元素：np.trim_zeros(a)

對浮點數取整，但不改變浮點數型別：np.rint(a)

二、陣列屬性

1.獲取陣列每一維度的大小：a.shape

2.獲取陣列維度：a.ndim

3.元素個數：a.size

4.陣列元素在記憶體中的位元組數：a.itemsize

5.陣列位元組數：a.nbytes==a.size*a.itemsize

6.陣列元素覆蓋：a.flat=1，則a中陣列元素都被1覆蓋

7.陣列轉置：a.T

三、矩陣方法

建立矩陣：np.mat(‘…’)通過字串格式建立，np.mat(a)通過陣列建立，也可用matrix或bmat函式建立

建立複合矩陣：np.bmat(‘A B’,’AB’)，用A和B建立複合矩陣AB（字串格式）

建立n*n維單位矩陣：np.eye(n)

矩陣的轉置：A.T

矩陣的逆矩陣：A.I

計算協方差矩陣：np.cov(x)，np.cov(x,y)

計算矩陣的跡（對角線元素和）：a.trace()

相關係數：np.corrcoef(x,y)

給出對角線元素：a.diagonal()

四、多項式

多項式擬合：poly= np.polyfit(x,a,n),擬合點集a得到n級多項式，其中x為橫軸長度，返回多項式的係數

多項式求導函式：np.polyder(poly),返回導函式的係數

得到多項式的n階導函式：多項式.deriv(m = n)

多項式求根：np.roots(poly)

多項式在某點上的值：np.polyval(poly,x[n]),返回poly多項式在橫軸點上x[n]上的值

兩個多項式做差運算： np.polysub(a,b)

四、線性代數

估計線性模型中的係數：a=np.linalg.lstsq(x,b),有b=a*x

求方陣的逆矩陣：np.linalg.inv(A)

求廣義逆矩陣：np.linalg.pinv(A)

求矩陣的行列式：np.linalg.det(A)

解形如AX=b的線性方程組：np.linalg.solve(A,b)

求矩陣的特徵值：np.linalg.eigvals（A）

求特徵值和特徵向量：np.linalg.eig(A)

Svd分解：np.linalg.svd(A)

五、概率分佈

產生二項分佈的隨機數：np.random.binomial(n,p,size=…)，其中n,p,size分別是每輪試驗次數、概率、輪數

產生超幾何分佈隨機數：np.random.hypergeometric(n1,n2,n,size=…)，其中引數意義分別是物件1總量、物件2總量、每次取樣數、試驗次數

產生N個正態分佈的隨機數：np.random.normal(均值，標準差，N)

產生N個對數正態分佈的隨機數：np.random.lognormal(mean,sigma,N)

Matpoltlib簡單繪圖方法

引入簡單繪圖的包import matplotlib.pyplot as plt，最後用plt.show()顯示影象

基本畫圖方法：plt.plot(x,y)，plt.xlabel(‘x’)，plt.ylabel(‘y’)，plt.title(‘…’)

子圖：plt.subplot(abc)，其中abc分別表示子圖行數、列數、序號

建立繪圖元件的頂層容器：fig = plt.figure()

新增子圖：ax = fig.add_subplot(abc)

設定橫軸上的主定位器：ax.xaxis.set_major_locator(…)

繪製方圖：plt.hist(a,b)，a為長方形的左橫座標值，b為柱高

繪製散點圖：plt.scatter(x,y,c = ‘..’,s = ..)，c表示顏色，s表示大小

新增網格線：plt.grid(True)

添加註釋：如ax.annotate('x', xy=xpoint, textcoords='offsetpoints',xytext=(-50, 30), arrowprops=dict(arrowstyle="->"))

增加圖例：如plt.legend(loc='best', fancybox=True)

對座標取對數：橫座標plt.semilogx()，縱座標plt.semilogy()，橫縱同時plt.loglog()