NumPy 陣列的威力
撰寫高效的 Python 程式碼
Logan Thomas
Scientific Software Technical Trainer, Enthought
NumPy 陣列概觀
- Python 清單的替代方案
nums_list = list(range(5))
[0, 1, 2, 3, 4]
import numpy as np
nums_np = np.array(range(5))
array([0, 1, 2, 3, 4])
# NumPy 陣列的同質性
nums_np_ints = np.array([1, 2, 3])
array([1, 2, 3])
nums_np_ints.dtype
dtype('int64')
nums_np_floats = np.array([1, 2.5, 3])
array([1. , 2.5, 3. ])
nums_np_floats.dtype
dtype('float64')
NumPy 陣列的廣播
- Python 清單不支援廣播
nums = [-2, -1, 0, 1, 2]
nums ** 2
TypeError: unsupported operand type(s) for ** or pow(): 'list' and 'int'
- 清單作法
# for 迴圈（效能較差）
sqrd_nums = []
for num in nums:
sqrd_nums.append(num ** 2)
print(sqrd_nums)
[4, 1, 0, 1, 4]
# 串列生成式（較好但不是最佳）
sqrd_nums = [num ** 2 for num in nums]
print(sqrd_nums)
[4, 1, 0, 1, 4]
NumPy 陣列的廣播
- 使用 NumPy 廣播更簡潔！
nums_np = np.array([-2, -1, 0, 1, 2])
nums_np ** 2
array([4, 1, 0, 1, 4])
基礎一維索引（清單）
nums = [-2, -1, 0, 1, 2]
nums[2]
0
nums[-1]
2
nums[1:4]
[-1, 0, 1]
基礎一維索引（陣列）
nums_np = np.array(nums)
nums_np[2]
0
nums_np[-1]
2
nums_np[1:4]
array([-1, 0, 1])
# 二維清單
nums2 = [ [1, 2, 3],
[4, 5, 6] ]
- 基礎二維索引（清單）
nums2[0][1]
2
[row[0] for row in nums2]
[1, 4]
# 二維陣列
nums2_np = np.array(nums2)
- 基礎二維索引（陣列）
nums2_np[0,1]
2
nums2_np[:,0]
array([1, 4])
NumPy 陣列的布林索引
nums = [-2, -1, 0, 1, 2]
nums_np = np.array(nums)
- 布林索引
nums_np > 0
array([False, False, False, True, True])
nums_np[nums_np > 0]
array([1, 2])
- 清單不支援布林索引
# for 迴圈（效能較差）
pos = []
for num in nums:
if num > 0:
pos.append(num)
print(pos)
[1, 2]
# 串列生成式（較好但不是最佳）
pos = [num for num in nums if num > 0]
print(pos)
[1, 2]
一起來練習吧！強大的 NumPy 陣列
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