logo

NumPy in Python | Set 2 (geavanceerd)

NumPy in Python | Set 1 (inleiding) Dit artikel bespreekt enkele meer en enigszins geavanceerde methoden die beschikbaar zijn in NumPy.
    Stapelen:Verschillende arrays kunnen langs verschillende assen op elkaar worden gestapeld.
      np.vstack:Om arrays langs de verticale as te stapelen. np.hstack:Om arrays langs de horizontale as te stapelen. np.column_stack:Om 1D-arrays als kolommen in 2D-arrays te stapelen. np.samenvoegen:Om arrays langs de opgegeven as te stapelen (as wordt doorgegeven als argument).
    Python
    import numpy as np a = np.array([[1 2] [3 4]]) b = np.array([[5 6] [7 8]]) # vertical stacking print('Vertical stacking:n' np.vstack((a b))) # horizontal stacking print('nHorizontal stacking:n' np.hstack((a b))) c = [5 6] # stacking columns print('nColumn stacking:n' np.column_stack((a c))) # concatenation method  print('nConcatenating to 2nd axis:n' np.concatenate((a b) 1)) 
    Output:
    Vertical stacking: [[1 2] [3 4] [5 6] [7 8]] Horizontal stacking: [[1 2 5 6] [3 4 7 8]] Column stacking: [[1 2 5] [3 4 6]] Concatenating to 2nd axis: [[1 2 5 6] [3 4 7 8]]
    Splitsen:Voor het splitsen hebben we deze functies:
      np.hsplit:Gesplitste array langs horizontale as. np.vsplit:Gesplitste array langs verticale as. np.array_split:Gesplitste array langs de opgegeven as.
    Python
    import numpy as np a = np.array([[1 3 5 7 9 11] [2 4 6 8 10 12]]) # horizontal splitting print('Splitting along horizontal axis into 2 parts:n' np.hsplit(a 2)) # vertical splitting print('nSplitting along vertical axis into 2 parts:n' np.vsplit(a 2)) 
    Output:
    Splitting along horizontal axis into 2 parts: [array([[1 3 5] [2 4 6]]) array([[ 7 9 11] [ 8 10 12]])] Splitting along vertical axis into 2 parts: [array([[ 1 3 5 7 9 11]]) array([[ 2 4 6 8 10 12]])]
    Uitzending:De term broadcasting beschrijft hoe NumPy arrays met verschillende vormen behandelt tijdens rekenkundige bewerkingen. Afhankelijk van bepaalde beperkingen wordt de kleinere array 'uitgezonden' over de grotere array, zodat ze compatibele vormen hebben. Broadcasting biedt een manier om array-bewerkingen te vectoriseren, zodat looping plaatsvindt in C in plaats van Python. Het doet dit zonder onnodige kopieën van gegevens te maken en leidt meestal tot efficiënte algoritme-implementaties. Er zijn ook gevallen waarin uitzenden een slecht idee is, omdat dit leidt tot inefficiënt geheugengebruik, waardoor de berekeningen worden vertraagd. NumPy-bewerkingen worden meestal element voor element uitgevoerd, waarbij twee arrays exact dezelfde vorm moeten hebben. De uitzendregel van Numpy versoepelt deze beperking wanneer de vormen van de arrays aan bepaalde beperkingen voldoen. De uitzendregel: Om de grootte van de achterste assen voor beide arrays in een bewerking uit te zenden, moet deze ofwel dezelfde grootte hebben, ofwel moet een van hen dezelfde grootte hebben. een . Let us see some examples:
    A(2-D array): 4 x 3 B(1-D array): 3 Result : 4 x 3 
    A(4-D array): 7 x 1 x 6 x 1 B(3-D array): 3 x 1 x 5 Result : 7 x 3 x 6 x 5 
    But this would be a mismatch:
    A: 4 x 3 B: 4 
    The simplest broadcasting example occurs when an array and a scalar value are combined in an operation. Consider the example given below: Python
    import numpy as np a = np.array([1.0 2.0 3.0]) # Example 1 b = 2.0 print(a * b) # Example 2 c = [2.0 2.0 2.0] print(a * c) 
    Output:
    [ 2. 4. 6.] [ 2. 4. 6.]
    We can think of the scalar b being stretched during the arithmetic operation into an array with the same shape as a. The new elements in b as shown in above figure are simply copies of the original scalar. Although the stretching analogy is only conceptual. Numpy is smart enough to use the original scalar value without actually making copies so that broadcasting operations are as memory and computationally efficient as possible. Because Example 1 moves less memory (b is a scalar not an array) around during the multiplication it is about 10% faster than Example 2 using the standard numpy on Windows 2000 with one million element arrays! The figure below makes the concept more clear: NumPy in Python | Set 2 (geavanceerd) In above example the scalar b is stretched to become an array of with the same shape as a so the shapes are compatible for element-by-element multiplication. Now let us see an example where both arrays get stretched. Python
    import numpy as np a = np.array([0.0 10.0 20.0 30.0]) b = np.array([0.0 1.0 2.0]) print(a[: np.newaxis] + b) 
    Output:
    [[ 0. 1. 2.] [ 10. 11. 12.] [ 20. 21. 22.] [ 30. 31. 32.]] 
    NumPy in Python | Set 2 (geavanceerd)' hight='350' title=In sommige gevallen worden bij het uitzenden beide arrays uitgerekt om een ​​uitvoerarray te vormen die groter is dan een van de initiële arrays. Werken met datetime: Numpy has core array data types which natively support datetime functionality. The data type is called datetime64 so named because datetime is already taken by the datetime library included in Python. Consider the example below for some examples: Python
    import numpy as np # creating a date today = np.datetime64('2017-02-12') print('Date is:' today) print('Year is:' np.datetime64(today 'Y')) # creating array of dates in a month dates = np.arange('2017-02' '2017-03' dtype='datetime64[D]') print('nDates of February 2017:n' dates) print('Today is February:' today in dates) # arithmetic operation on dates dur = np.datetime64('2017-05-22') - np.datetime64('2016-05-22') print('nNo. of days:' dur) print('No. of weeks:' np.timedelta64(dur 'W')) # sorting dates a = np.array(['2017-02-12' '2016-10-13' '2019-05-22'] dtype='datetime64') print('nDates in sorted order:' np.sort(a)) 
    Output:
    Date is: 2017-02-12 Year is: 2017 Dates of February 2017: ['2017-02-01' '2017-02-02' '2017-02-03' '2017-02-04' '2017-02-05' '2017-02-06' '2017-02-07' '2017-02-08' '2017-02-09' '2017-02-10' '2017-02-11' '2017-02-12' '2017-02-13' '2017-02-14' '2017-02-15' '2017-02-16' '2017-02-17' '2017-02-18' '2017-02-19' '2017-02-20' '2017-02-21' '2017-02-22' '2017-02-23' '2017-02-24' '2017-02-25' '2017-02-26' '2017-02-27' '2017-02-28'] Today is February: True No. of days: 365 days No. of weeks: 52 weeks Dates in sorted order: ['2016-10-13' '2017-02-12' '2019-05-22']
    Lineaire algebra in NumPy:De Lineaire Algebra-module van NumPy biedt verschillende methoden om lineaire algebra op elke numpy-array toe te passen. U kunt vinden:
    • rangbepalende tracering etc. van een array.
    • eigen values of matrices
    • matrix- en vectorproducten (punt binnenste buitenenz. product) matrixmachtsverheffing
    • los lineaire of tensorvergelijkingen op en nog veel meer!
    Consider the example below which explains how we can use NumPy to do some matrix operations. Python
    import numpy as np A = np.array([[6 1 1] [4 -2 5] [2 8 7]]) print('Rank of A:' np.linalg.matrix_rank(A)) print('nTrace of A:' np.trace(A)) print('nDeterminant of A:' np.linalg.det(A)) print('nInverse of A:n' np.linalg.inv(A)) print('nMatrix A raised to power 3:n' np.linalg.matrix_power(A 3)) 
    Output:
    Rank of A: 3 Trace of A: 11 Determinant of A: -306.0 Inverse of A: [[ 0.17647059 -0.00326797 -0.02287582] [ 0.05882353 -0.13071895 0.08496732] [-0.11764706 0.1503268 0.05228758]] Matrix A raised to power 3: [[336 162 228] [406 162 469] [698 702 905]]
    Let us assume that we want to solve this linear equation set:
    x + 2*y = 8 3*x + 4*y = 18 
    This problem can be solved using linalg.solve method as shown in example below: Python
    import numpy as np # coefficients a = np.array([[1 2] [3 4]]) # constants b = np.array([8 18]) print('Solution of linear equations:' np.linalg.solve(a b)) 
    Output:
    Solution of linear equations: [ 2. 3.]
    Finally we see an example which shows how one can perform linear regression using least squares method. A linear regression line is of the form w1 x + w 2 = y en het is de lijn die de som van de kwadraten van de afstand van elk gegevenspunt tot de lijn minimaliseert. Dus gegeven n gegevensparen (xi yi) zijn de parameters waarnaar we op zoek zijn w1 en w2, die de fout minimaliseren: NumPy in Python | Set 2 (geavanceerd)' title= Let us have a look at the example below: Python
    import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # x co-ordinates x = np.arange(0 9) A = np.array([x np.ones(9)]) # linearly generated sequence y = [19 20 20.5 21.5 22 23 23 25.5 24] # obtaining the parameters of regression line w = np.linalg.lstsq(A.T y)[0] # plotting the line line = w[0]*x + w[1] # regression line plt.plot(x line 'r-') plt.plot(x y 'o') plt.show() 
    Output: ' title=
Dit leidt dus tot de conclusie van deze serie NumPy-tutorials. NumPy is een veelgebruikte bibliotheek voor algemeen gebruik die de kern vormt van vele andere rekenbibliotheken zoals scipy scikit-learn tensorflow matplotlib opencv etc. Een basiskennis van NumPy helpt bij het efficiënt omgaan met andere bibliotheken op een hoger niveau! Referenties: Quiz maken