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Python?NumPy矩陣對象詳解及方法

 更新時間:2022年09月06日 11:45:47   作者:飛Link  
這篇文章主要介紹了Python?NumPy矩陣對象詳解及方法,文章圍繞主題展開詳細(xì)的內(nèi)容戒殺,具有一定的參考價值,需要的朋友可以參考一下

1. 介紹

在數(shù)學(xué)上,矩陣(Matrix)是一個按照矩形陣列排列的負(fù)數(shù)或?qū)崝?shù)集合,但在NumPy中,矩陣np.matrix是數(shù)組np.ndarray的派生類。這意味著矩陣本質(zhì)上是   一個數(shù)組,擁有數(shù)組的所有屬性和方法;同時,矩陣又有一些不同于數(shù)組的特性和方法首先,矩陣是二維的,不能像數(shù)組一樣幻化成任意維度,即使展開或切片,返回也是二維的;其次,矩陣和矩陣、矩陣和數(shù)組都可以做加減乘除運算,運算結(jié)果都是返回矩陣;最后,矩陣的乘法不同于數(shù)組乘法

2. 創(chuàng)建矩陣

np.mat()函數(shù)用于創(chuàng)建矩陣,它可以接受列表、數(shù)組甚至是字符串等形式的參數(shù),還可以使用dtype參數(shù)指定數(shù)據(jù)類型,

其代碼如下:

import numpy as np
import numpy.matlib as mat

print(np.mat([[1,2,3],[4,5,6]], dtype=np.int)) # 使用列表創(chuàng)建矩陣
print(np.mat(np.arange(6).reshape((2,3)))) # 使用數(shù)組創(chuàng)建矩陣
print(np.mat('1 4 7; 2 5 8; 3 6 9')) # 使用Matlab風(fēng)格的字符串創(chuàng)建矩陣

此外,和生成特殊值數(shù)組類似,numpy.matlib子模塊也提供了多個函數(shù)用于生成特殊值矩陣和隨機數(shù)矩陣

print(mat.zeros((2,3))) # 全0矩陣
print(mat.ones((2,3))) # 全1矩陣
print(mat.eye(3)) # 單位矩陣
print(mat.empty((2,3))) # 空矩陣
print(mat.rand((2,3))) # [0,1)區(qū)間隨機數(shù)矩陣
print(mat.randn((2,3))) # 均值0方差1的高斯(正態(tài))分布矩陣

3. 矩陣特有屬性

矩陣有幾個特有的屬性,如轉(zhuǎn)置矩陣、逆矩陣、共軛矩陣、共軛轉(zhuǎn)置矩陣等。

import numpy as np

m = np.mat(np.arange(6).reshape((2,3)))
print(m)
print(m.T) # 返回自身的轉(zhuǎn)置矩陣
print(m.H) # 返回自身的共軛轉(zhuǎn)置矩陣
print(m.I) # 返回自身的逆矩陣
print(m.A) # 返回自身數(shù)據(jù)的視圖(ndarray類)

4. 矩陣乘法

矩陣運算和數(shù)組運算大致相同,只有乘法運算有較大差別。兩個數(shù)組相乘就是對應(yīng)元素相乘,條件是兩個數(shù)組的結(jié)構(gòu)相同。事實上,及時兩個數(shù)組的結(jié)構(gòu)不同,只要滿足特定條件,也能做乘法運算

import numpy as np

a = np.random.randint(0,10,(2,3))
print(a)

b = np.random.randint(0,10,3)
print(b)

print(a*b) # shape不同的兩個數(shù)組也可以相乘
print(b*a)

除了對應(yīng)元素相乘,數(shù)組還可以使用np.dot()函數(shù)相乘

a = np.random.randint(0,10,(2,3))
b = np.random.randint(0,10,3)
c = np.random.randint(0,10,(3,2))

print(np.dot(a,b))
print(np.dot(a,c))

屬于數(shù)組而言,使用星號相乘和使用np.dot()函數(shù)相乘是完全不同的兩種乘法:對于矩陣來說,不管是使用星號相乘還是使用np.dot()函數(shù)相乘,結(jié)果都是np.dot()函數(shù)相乘的結(jié)果,因為矩陣沒有對應(yīng)元素相乘這個概念。np.dot()函數(shù)實現(xiàn)的乘法就是矩陣乘法

不是所有的矩陣都能相乘,矩陣乘法不滿足交換律。概括來說,就是矩陣A的各行逐一去乘矩陣B的各列。例如,矩陣A的第1行和矩陣B的第1列,它們的元素個數(shù)一定相等,對應(yīng)元素相乘后求和的值作為結(jié)果矩陣第1行第1列的值。又如,矩陣A的第3行和矩陣B的第3列,對應(yīng)元素相乘后求和的值作為結(jié)果矩陣第3行第3列的值。以此類推,最終得到矩陣A乘矩陣B的結(jié)果矩陣

到此這篇關(guān)于Python NumPy矩陣對象詳解及方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python NumPy矩陣對象 內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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