numpy array matrix 矩阵和数组的区别与联系

 numpy array matrix指的是 numpy.array() 和numpy.matrix() .是numpy的n维度数组与矩阵, 这是numpy支持数学运算的两个基础结构。

 numpy array matrix指的是 numpy.array() 和numpy.matrix() .是numpy的n维度数组与矩阵, 这是numpy支持数学运算的两个基础结构。笔者在之前的篇幅中介绍过array的基本概念,读者可以去自行阅读;这两个数据结构存在一定的共性,同时也有一些区别差异。

numpy 代表
numpy 大表

Matrix包含于Array, matrix 拥有array的所有特性;numpy arrays (ndarrays) 可以是多维的(1D,2D,3D····ND),而Matrix必须是2纬的。在numpy里,“mat”是“matrix”的一个别名, matrix 类 是ndarray的一个Python子类

matrix特性

矩阵有几个特有的属性使得计算更加容易,这些属性有:
    (a) .T -- 返回自身的转置, 而array也同样可以通过相同的方式得到转置
    (b) .H -- 返回自身的共轭转置
    (c) .I -- 返回自身的逆矩阵
    (d) .A -- 返回自身数据的2维数组的一个视图(没有做任何的拷贝)

array和matrix 创建方式

import numpy as np
# 矩阵和数组
def mat_array():
    a1 = [[1, 2], [3, 4]]
    a2 = ([1, 2], [3, 4])
    a3 =((1, 2), (3, 4))

    for i in [a1, a2, a3]:
        print(np.mat(i))
        print(np.array(i))
        print("-------")

mat_array()
[[1 2]
 [3 4]]
[[1 2]
 [3 4]]
-------
[[1 2]
 [3 4]]
[[1 2]
 [3 4]]
-------
[[1 2]
 [3 4]]
[[1 2]
 [3 4]]
-------

通过以上的python代码我们可以看到我们使用python基础数据结构 list嵌套、tuple嵌套或者两者组合的嵌套方式,再直接调用矩阵和数组创建的方法都是可以到二维数组–矩阵的。

矩阵乘法运算

1、当矩阵a的列数等于矩阵b的行数时,a和b可以相乘。

2、矩阵c的行数等于矩阵a的行数,c的列数等于b的列数。

3、积c的第m行第n列的元素等于矩阵a的第m行的元素和矩阵b的第n列的对应元素的积之和。

矩阵乘法
a = np.mat(a1)
b = np.dot(a, a)
print(a ** 2)
print(b)
print("-------")
c = np.array(a1)
print(c ** 2)
print(np.dot(c, c))
[[ 7 10]
 [15 22]]
[[ 7 10]
 [15 22]]
-------
[[ 1  4]
 [ 9 16]]
[[ 7 10]
 [15 22]]

matrix和array都可以调用numpy.dot()方法,并且都是矩阵乘法的效果;而matrix可以通过运算符 ** 来达到相同的效果。

array()的乘法是矩阵中对应位置的两个数相乘。

mat()的乘法是矩阵乘法。

array()乘法:*代表点乘(对应元素相乘),dot()代表矩阵乘。

mat()乘法:*代表矩阵乘,multiply()代表点乘。

numpy 数组属性 区别于 python list 清仓大甩卖

上篇关于numpy的文章主要介绍了numpy的数据结构,本篇旨在讲解numpy的数组属性,NumPy 数组的维数称为秩(rank),秩就是轴的数量,即数组的维度,一维数组的秩为 1,二维数组的秩为 2。

在 NumPy中,每一个线性的数组称为是一个轴(axis),也就是维度(dimensions)。axis=0,表示沿着第 0 轴进行操作,即对每一列进行操作;axis=1,表示沿着第1轴进行操作,即对每一行进行操作。

numpy 数组基本属性

代码撸一撸

import numpy as np

a = np.arange(32)
print(a.ndim)
print("a =", a)

b =[ _ for _ in range(32)]
print("b =", b)

c = a.reshape(2, 4, 4)
print(c.ndim)
print("c =", c)
print("c.shape =", c.shape)
print("c.dtype =", c.dtype)
print("c.itemsize =", c.itemsize)

输出结果:

1
a = [ 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
 24 25 26 27 28 29 30 31]
b = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31]
3
c = [[[ 0  1  2  3]
  [ 4  5  6  7]
  [ 8  9 10 11]
  [12 13 14 15]]

 [[16 17 18 19]
  [20 21 22 23]
  [24 25 26 27]
  [28 29 30 31]]]
c.shape = (2, 4, 4)
c.dtype = int32
c.itemsize = 4

上面的输出结果,我们是可以看到a和b的区别,这也是numpy数组和普通python list的表现形式上的区别,list带逗号分割元素,数组缺没有分隔符。

*知识扩展-Int8,Int16, Int32, Int64有什么区别呢?

计算机的基本的存储单元

  • 位(bit):二进制数中的一个数位,可以是0或者1,是计算机中数据的最小单位。二进制的一个“0”或一个“1”叫一位。
  • 字节(Byte,B):计算机中数据的基本单位,每8位组成一个字节。各种信息在计算机中存储、处理至少需要一个字节。

ASCIIS码: 1个英文字母(不分大小写)= 1个字节的空间
1个中文汉字 = 2个字节的空间
1个ASCII码 = 一个字节
UTF-8编码: 1个英文字符 = 1个字节
英文标点 = 1个字节
1个中文(含繁体) = 3个字节
中文标点 = 3个字节
Unicode编码: 1个英文字符 = 2个字节
英文标点 = 2个字节
1个中文(含繁体) = 2个字节
中文标点 = 2个字节

字(Word):两个字节称为一个字。汉字的存储单位都是一个字。

基本编码字节占用情况

而Int8,Int16,Int32,nt64,后面的数字就代表这个数据类型占据的空间。

Int8, 等于Byte, 占1个字节.
Int16, 等于short, 占2个字节. -32768 32767
Int32, 等于int, 占4个字节. -2147483648 2147483647
Int64, 等于long, 占8个字节. -9223372036854775808 9223372036854775807
这样, 看起来比short,int,long更加直观些!
另外, 还有一个Byte, 它等于byte, 0 - 255.