num в питоне что такое

NumPy в Python. Часть 1

Предисловие переводчика

Доброго времени суток, Хабр. Запускаю цикл статей, которые являются переводом небольшого мана по numpy, ссылочка. Приятного чтения.

Введение

Установка

Если у вас есть Python(x, y) (Примечание переводчика: Python(x, y), это дистрибутив свободного научного и инженерного программного обеспечения для численных расчётов, анализа и визуализации данных на основе языка программирования Python и большого числа модулей (библиотек)) на платформе Windows, то вы готовы начинать. Если же нет, то после установки python, вам нужно установить пакеты самостоятельно, сначала NumPy потом SciPy. Установка доступна здесь. Следуйте установке на странице, там всё предельно понятно.

Немного дополнительной информации

Сообщество NumPy и SciPy поддерживает онлайн руководство, включающие гайды и туториалы, тут: docs.scipy.org/doc.

Импорт модуля numpy

Есть несколько путей импорта. Стандартный метод это — использовать простое выражение:

Тем не менее, для большого количества вызовов функций numpy, становится утомительно писать numpy.X снова и снова. Вместо этого намного легче сделать это так:

Это выражение позволяет нам получать доступ к numpy объектам используя np.X вместо numpy.X. Также можно импортировать numpy прямо в используемое пространство имен, чтобы вообще не использовать функции через точку, а вызывать их напрямую:

Однако, этот вариант не приветствуется в программировании на python, так как убирает некоторые полезные структуры, которые модуль предоставляет. До конца этого туториала мы будем использовать второй вариант импорта (import numpy as np).

Массивы

Главной особенностью numpy является объект array. Массивы схожи со списками в python, исключая тот факт, что элементы массива должны иметь одинаковый тип данных, как float и int. С массивами можно проводить числовые операции с большим объемом информации в разы быстрее и, главное, намного эффективнее чем со списками.

Создание массива из списка:

Здесь функция array принимает два аргумента: список для конвертации в массив и тип для каждого элемента. Ко всем элементам можно получить доступ и манипулировать ими так же, как вы бы это делали с обычными списками:

Массивы могут быть и многомерными. В отличии от списков можно использовать запятые в скобках. Вот пример двумерного массива (матрица):

Array slicing работает с многомерными массивами аналогично, как и с одномерными, применяя каждый срез, как фильтр для установленного измерения. Используйте «:» в измерении для указывания использования всех элементов этого измерения:

Метод shape возвращает количество строк и столбцов в матрице:

Метод dtype возвращает тип переменных, хранящихся в массиве:

Тут float64, это числовой тип данных в numpy, который используется для хранения вещественных чисел двойной точности. Так же как float в Python.

Метод len возвращает длину первого измерения (оси):

Метод in используется для проверки на наличие элемента в массиве:

Массивы можно переформировать при помощи метода, который задает новый многомерный массив. Следуя следующему примеру, мы переформатируем одномерный массив из десяти элементов во двумерный массив, состоящий из пяти строк и двух столбцов:

Обратите внимание, метод reshape создает новый массив, а не модифицирует оригинальный.

Имейте ввиду, связывание имен в python работает и с массивами. Метод copy используется для создания копии существующего массива в памяти:

Списки можно тоже создавать с массивов:

Можно также переконвертировать массив в бинарную строку (то есть, не human-readable форму). Используйте метод tostring для этого. Метод fromstring работает в для обратного преобразования. Эти операции иногда полезны для сохранения большого количества данных в файлах, которые могут быть считаны в будущем.

Заполнение массива одинаковым значением.

Транспонирование массивов также возможно, при этом создается новый массив:

Многомерный массив можно переконвертировать в одномерный при помощи метода flatten:

Два или больше массивов можно сконкатенировать при помощи метода concatenate:

Если массив не одномерный, можно задать ось, по которой будет происходить соединение. По умолчанию (не задавая значения оси), соединение будет происходить по первому измерению:

В заключении, размерность массива может быть увеличена при использовании константы newaxis в квадратных скобках:

Заметьте, тут каждый массив двумерный; созданный при помощи newaxis имеет размерность один. Метод newaxis подходит для удобного создания надлежаще-мерных массивов в векторной и матричной математике.

На этом у нас конец первой части перевода. Спасибо за внимание.

Источник

Введение в Python

Поиск

Новое на сайте

Типы данных в Python

Переменные в Python:

Переменная в языке программирования это название для зарезервированного места в памяти компьютера, предназначенное для хранения значений. Это означает, что когда вы создаете переменную, вы на самом деле резервируете определенное место в памяти компьютера.

Основываясь на типе данных переменной, интерпретатор выделяет необходимое количество памяти и решает, что может находится в зарезервированной области памяти.

Для понимания, можете думать о переменной как о коробке, в которую можно положить любую вещь, но только определенного размера. Размер в данном примере будет типом переменной. Это не совсем верное определение, но оно дает общее представление о картине в целом.

Присвоение значения переменной:

В Python вам не нужно объявлять тип переменной вручную (как, например в С++). Объявление происходит автоматически (это называется динамическая типизация), когда вы присваиваете значение переменной. Знак равенства ( = ) используется для присвоения значения переменной.

При выполнении, данный код выведет:

Множественное присвоение значений:

В Python возможно присваивать одно значение нескольким переменным сразу. Например:

В данном создается объект со значением 1, и все 3 переменные указывают на область в памяти, в которой он находится.

Встроенные типы данных в Python:

К стандартным типам данных в Python относят:

Числовой тип данных в Python:

Числовой тип данных в Python предназначен для хранения числовых значений. Это неизменяемый тип данных, что означает, что изменение значения числового типа данных приведет к созданию нового объекта в памяти (и удалению старого)

Числовые объекты создаются, когда вы присваиваете им значение. Например:

Также вы можете удалять числовой объект при помощи ключевого слова del. Синтаксис команды del следующий:

В Python есть четыре вида числового типа данных:

Примеры видов числового типа данных:

Строки в Python:

Оператор плюс ( + ) для строк соединяет две строки в одну, звездочка ( * ) оператор повторения. Например:

В результате вы увидите следующее

Списки в Python:

Списки, пожалуй, самый универсальный составной тип данных в Python. Список состоит из элементов, разделенных запятыми, находящихся между квадратными скобками ( [ ] ). В определенной мере, списки подобны массивам в C. Единственной разницей является то, что элементы одного списка могут иметь разные типы данных.

В результате вы увидите :

Кортежи в Python:

Кортеж это еще один составной тип данных, похожий на список. Кортеж состоит из ряда значений, разделенных запятыми, заключенными в круглые скобки ( ( ) ). Основным различием между списками и кортежами является то, что элементы кортежей не могут быть изменены. То есть, кортежи можно рассматривать как списки доступные только для чтения.

Если у вас нет необходимости изменять элементы списка, то для экономии места в памяти лучше использовать тип данных кортеж.

В результате вы получите:

При этом, следующие действия доступны для списков и недоступны для кортежей:

Словари в Python:

Пары ключ, значение словаря заключаются в фигурные скобки ( < >). Есть несколько способов создания словарей:

Данный код выведет следующее:

Обратите внимание, что ключи и значения выводятся не в том порядке, в котором мы их задавали.

Сеты в Python:

Сет в Python это еще один изменяемый, коллекционный тип данных, отличительной чертой которого является то, что он хранит только уникальные значания.

Создать сеты можно следующими способами:

Преобразование типов данных:

Иногда может возникнуть необходимость преобразовать один тип данных в другой. Для этого существуют специальные встроенные функции Python. Вот некоторые из них:

Источник

Руководство по использованию Python-библиотеки NUMPY

Предок NumPy, Numeric, был разработан Джимом Хугунином. Также был создан пакет Numarray с дополнительной функциональностью. В 2005 году Трэвис Олифант выпустил пакет NumPy, добавив особенности Numarray в Numeric. Это проект с исходным кодом, и в его развитии поучаствовало уже много человек.

NumPy или Numerical Python — это библиотека Python, которая предлагает следующее:

Она также предлагает эффективный многомерный контейнер общих данных. С ее помощью можно определять произвольные типы данных. Официальный сайт библиотеки — www.numpy.org

Установка NumPy в Python

Массив NumPy

Это мощный многомерный массив в форме строк и колонок. С помощью библиотеки можно создавать массивы NumPy из вложенного списка Python и получать доступ к его элементам.

Массив NumPy — это не то же самое, что и класс array.array из Стандартной библиотеки Python, который работает только с одномерными массивами.

Одномерный массив NumPy.

Атрибуты массива NumPy

ndarray.ndim
Возвращает количество измерений массива.

Вывод кода сверху будет 2, поскольку «a» — это 2-мерный массив.

ndarray.shape
Возвращает кортеж размера массива, то есть (n,m), где n — это количество строк, а m — количество колонок.

Вывод кода — (2,3), то есть 2 строки и 3 колонки.

ndarray.size
Возвращает общее количество элементов в массиве.

Вывод — 6, потому что 2 х 3.

ndarray.dtype
Возвращает объект, описывающий тип элементов в массиве.

Вывод — «int32», поскольку это 32-битное целое число.
Можно явно определить тип данных массива NumPy.

ndarray.itemsize
Возвращает размер каждого элемента в массиве в байтах.

Вывод — 4, потому что 32/8.

ndarray.data
Возвращает буфер с актуальными элементами массива. Это альтернативный способ получения доступа к элементам через их индексы.

Этот код вернет список элементов.

ndarray.sum()
Функция вернет сумму все элементов ndarray.

ndarray.min()
Функция вернет элемент с минимальным значением из ndarray.

ndarray.max()
Функция вернет элемент с максимальным значением из ndarray.

Функции NumPy

numpy.zeroes()
numpy.zeros((rows, columns), dtype)
Эта функция создаст массив numpy с заданным количеством измерений, где каждый элемент будет равняться 0. Если dtype не указан, по умолчанию будет использоваться dtype.

Код вернет массив numpy 3×3, где каждый элемент равен 0.

numpy.ones()
numpy.ones((rows,columns), dtype)
Эта функция создаст массив numpy с заданным количеством измерений, где каждый элемент будет равняться 1. Если dtype не указан, по умолчанию будет использоваться dtype.

Код вернет массив numpy 3 x 3, где каждый элемент равен 1.

numpy.empty()
numpy.empty((rows,columns))
Эта функция создаст массив, содержимое которого будет случайным — оно зависит от состояния памяти.

Код вернет массив numpy 3×3, где каждый элемент будет случайным.

Вывод этого кода — [5 9 13 17 21]

numpy.sin()
numpy.sin(numpy.ndarray)
Этот код вернет синус параметра.

numpy.reshape()
numpy.reshape(dimensions)
Эта функция используется для изменения количества измерений массива numpy. От количества аргументов в reshape зависит, сколько измерений будет в массиве numpy.

Вывод этого года — 2-мерный массив 3×3.

numpy.random.random()
numpy.random.random((rows, column))
Эта функция возвращает массив с заданным количеством измерений, где каждый элемент генерируется случайным образом.

Этот код вернет ndarray 2×2.

numpy.exp()
numpy.exp(numpy.ndarray)
Функция вернет ndarray с экспоненциальной величиной каждого элемента.

numpy.sqrt()
numpy.sqrt(numpy.ndarray)
Эта функция вернет ndarray с квадратным корнем каждого элемента.

Этот код вернет значение 4.

Базовые операции NumPy

Базовые операции с массивом NumPy

Выводы

Из этого материала вы узнали, что такое numpy и как его устанавливать, познакомились с массивов numpy, атрибутами и операциями массива numpy, а также базовыми операциями numpy.

Источник

Как работают переменные в Python

Переменная — это именованная область памяти. После того как вы дали имя области, появляется возможность обращаться к данным, что в ней хранятся.

Каждый элемент данных в Python является объектом определенного типа или класса. Когда, в процессе выполнения программного кода, появляется новое значение, интерпретатор выделяет для него область памяти — то есть создаёт объект определенного типа (число, строка и т.д.). После этого Python записывает в свой внутренний список адрес этого объекта.

Но как теперь получить доступ к созданному объекту? 🤷‍♀️

Для этого и существуют переменные — они дают возможность удобно работать с объектами используя имена вместо адресов.

Простыми словами переменная в Python — это просто имя, прикрепленное к определенному объекту

a = 123 print(a) > 123 print(type(a)) print(id(a)) 1827204944

🍏 🍊 Приведем простую аналогию: Представьте, что у вас есть много непрозрачных бутылок, а сами вы занимаетесь производством фруктовых соков. Однажды вы выжали фрукты и в один сосуд налили апельсиновый сок, а во второй — яблочный. После этого ёмкости были запечатаны. Резонный вопрос: как теперь выяснить содержимое отдельно взятой бутылки?

Ответ: предварительно их подписать. Сделав это, вы будете точно знать, что находится в бутылках, а значит, сможете производить с ними дальнейшие операции: назначать цену, сортировать, отправлять на продажу и так далее.

Итак, ваш фреш-бизнес разросся, и для хранения соков пришлось арендовать склад, где каждая бутылка находится строго на своём месте. Теперь у вас есть ещё и специальные карточки: на каждой из них записаны наименование продукта и адрес этого продукта на складе. Когда требуется достать конкретную ёмкость с соком, вы смотрите на карточку, читаете номер ячейки, а затем идёте к обозначенному месту на складе и берёте оттуда нужную бутылку.

Переменные, объекты и ссылки

Для понимания работы переменных, необходимо разобрать, что происходит, когда вы создаете новую переменную и присваиваете ей значение?

В данном примере происходит следующее:

Важно : переменная в Python не хранит значение напрямую — она хранит лишь ссылку на объект

Теперь посмотрим что произойдет, если одной переменой присвоить другую переменную:

b = a print(id(a)) > 1827204576 print(id(b)) > 1827204576

Предположим, что в какой-то момент вы захотели поменять значение переменной b :

b = 500 print(id(a)) > 1827204576 print(id(b)) > 56754272

В данном примере Python создал новый объект типа int, и теперь переменная b ссылается на новый объект.

Рассмотрим еще один пример:

b = «tree» print(id(b)) > 54134048

b = «tree», переменная b теперь ссылается на новый объект строкового типа

На объект типа int со значением 500 больше никто не ссылается. Следовательно, он больше не доступен и будет удален сборщиком мусора (тем самым освободим немного памяти).

Идентификатор объекта (Object Identity)

Идентификатор объекта — это адрес объекта в памяти.

a = b = 1 print(id(a)) > 1593636784 print(id(b)) > 1593636784 print(id(1)) > 1593636784

Видно, что объект здесь всего один. А a и b — по-разному названные переменные, которые на него ссылаются. Проверить равенство идентификаторов можно с помощью оператора is :

Работа с переменными

Именование переменных

В языке Python имя переменной должно состоять только из цифр, букв и знаков подчеркивания. И не должно начинаться с цифры.

Это жёсткий внутренний закон языка, помимо которого есть свод более мягких, но не менее важных правил, и они говорят нам:

Список зарезервированных слов

В каждом языке есть зарезервированные слова. Такие слова имеют специальное значение, и поэтому запрещены для использования в качестве имён переменных. Вот список зарезервированных слов для Python:

False, class, finally, is, return, None, continue, for, lambda, try, True, def, from, nonlocal, whileand, del, global, not, with, as, elif, if, or, yield, assert, else, import, pass, break, except, in, raise.

Как объявить переменную

В Питоне не требуется специального объявления переменных. В момент присваивания значения, объявление происходит автоматически. А присваивание выглядит так:

Импорт переменной в Python

Чтобы импортировать переменную из другого файла, используем в начале текущего файла следующую конструкцию:

# файл main.py space_ship = ‘Millenium Falcon’ # файл second.py from main import space_ship print(space_ship) > Millenium Falcon

Проверка существования переменной

Чтобы выяснить, есть ли в программе переменная (например cat ), ищем вхождения строки с её названием в словарях, возвращаемых функциями locals() (локальная видимость) и globals() (глобальная видимость):

if «cat» in locals(): # … if «cat» in globals(): # …

Удаление переменной

Переменная удаляется, если передать её в качестве аргумента во встроенную функцию del() :

please_dont = ‘alive’ del(please_dont) print(please_dont) > Traceback (most recent call last): print(please_dont) NameError: name ‘please_dont’ is not defined

Что означает звездочка перед переменной?

Символ * перед именем переменной может означать несколько вещей.

status = [‘open’, ‘close’] print(status) > [‘open’, ‘close’] print(*status) > open close

def summer(*terms): sum = 0 for term in terms: sum = sum + term return sum print(summer(2)) > 2 print(summer(3, 3)) > 6 print(summer(4, 43, 1)) > 48

def setCreator(some_list): return <*some_list[1:]>weapons = [‘bow’, ‘pike’, ‘sword’, ‘dagger’] print(setCreator(weapons)) > <'dagger', 'pike', 'sword'>print(type(setCreator(weapons))) >

Область видимости: локальные и глобальные переменные

Сначала терминология. Область видимости или пространство имен — это место в программном коде, где переменной было присвоено значение.

Существуют три разные области видимости:

2 Нелокальная. Если внутри функции определена другая функция, то переменная внутри внешнего def будет нелокальной для def внутреннего. То есть сделать вот так не получится:

Поэтому для корректной работы нужно использовать ключевое слово nonlocal :

num = 42 def globalExample(n): res = n + num return res print(globalExample(1)) > 43

Статические переменные

Статическая переменная сохраняет свое значение между вызовами функций.

Звучит очень похоже на определение глобальной переменной, однако в том-то и дело, что статическая переменная может быть и локальной.

Самих по себе статических переменных в Питоне нет

Источник

Список типов данных в Python

Н ачнём с того, что все данные в Python являются объектами. Они могут создаваться нами вручную, либо быть изначально встроенными на уровне языка. Объект можно охарактеризовать, как особую область памяти, где хранятся некоторые значения и определённые для этих значений операции.

Проиллюстрировать фундаментальность объектов в разрезе Питона можно, приведя пример общего вида программы на этом языке. Итак:

Ну и вполне закономерно, что объекты можно классифицировать по их типам.

Что такое динамическая типизация

Прежде, чем мы приступим к рассмотрению наиболее употребляемых типов данных в Python, проведём небольшую параллель с другими языками программирования. Всё их множество можно разделить на две составляющие:

Нетипизированные языки в основной своей массе сосредоточены на низком уровне, где большинство программ напрямую взаимодействует с железом. Так как компьютер «мыслит» нулями и единицами, различия между строкой и, допустим, классом для него будут заключаться лишь в наборах этих самых 0 и 1. В связи с этим, внутри бестиповых языков, близких к машинному коду, возможны любые операции над какими угодно данными. Результат на совести разработчика.

Python же — язык типизированный. А, раз в нём определено понятия «типа», то должен существовать и процесс распознания и верификации этих самых «типов». В противном случае вероятны ситуации, когда логика кода окажется нарушенной, а программа выполнится некорректно.

Таким процессом и является типизация. В ходе её выполнения происходит подтверждение используемых типов и применение к ним соответствующих ограничений. Типизация может быть статической и динамической. В первом случае, проверка выполняется во время компиляции, во втором — непосредственно во время выполнения программного кода.

Python — язык с динамической типизацией. И здесь, к примеру, одна и та же переменная, при многократной инициализации, может являть собой объекты разных типов:

a = 1 print(type(a)) a = ‘one’ print(type(a)) a = <1: 'one'>print(type(a))

В языке со статической типизацией такой фокус не пройдёт:

💭 Адепты и приверженцы разных языков часто спорят о том, что лучше: динамическая типизация или статическая, но, само собой, преимущества и недостатки есть и там, и там.

👍 К плюсам динамической типизации можно отнести:

# список, элементами которого являются строка, целое число и кортеж variety_list = [‘String’, 42, (5,25)]

🙁 К минусам же динамической проверки типов можно отнести такие моменты, как:

Так или иначе, сказать, что «одно лучше другого» нельзя. Иначе «другого» бы не было. Динамически типизированные языки экономят уйму времени при кодинге, но могут обернуться неожиданными проблемами на этапе тестирования или, куда хуже, продакшена. Однако вряд ли кто-то будет спорить с тем, что динамический Python куда более дружелюбный для новичков, нежели статический C++.

Разница между атомарными и структурными типы данных

По одной из классификаций все типы данных в Python делятся на атомарные и ссылочные.

Разница между этими двумя группами уходит глубоко в корни языка. Вкратце:

Атомарные объекты, при их присваивании, передаются по значению, а ссылочные — по ссылке

# пример присваивания атомарного объекта atom = 3 btom = atom atom = 2 print(atom) > 2 print(btom) > 3

Из результатов видно, что переменной btom было присвоено именно значение, содержащееся в atom, а не ссылка, указывающая на область памяти.

Посмотрим, как это работает для структурных типов:

# пример присваивания ссылочного объекта link = [‘Ipona’, ‘Master Sword’] alin = link link[0] = ‘Zelda’ print(link) > [‘Zelda’, ‘Master Sword’] print(alin) > [‘Zelda’, ‘Master Sword’]

Поскольку списки — это ссылочные объекты, то вполне закономерно, что после присваивания переменной link переменной alin передалась именно ссылка на объект list-а и, при печати, на экран были выведены две одинаковые надписи.

Собственно, в этом и вся разница.

Числовые типы

«Все сущее есть Число» — сказал однажды мудрый грек по имени Пифагор. Числа — важнейший и фундаментальнейший из всех типов данных для всех языков программирования. В Python для их представления служит числовой тип данных.

int (целое число)

Концепция целых чисел проста и естественна. Это числа без дробной части, которые, говоря математическим языком, являются расширением натурального ряда, дополненного нулём и отрицательными числами.

Там, где есть числа, есть и математика. Поэтому резонно, что целые числа используются для исчисления всевозможных математических выражений. Также int применяется в качестве описаний количественных свойств какого-либо объекта.

float (число с плавающей точкой)

Действительные или вещественные числа придуманы для измерения непрерывных величин. В отличие от математического контекста, ни один из языков программирования не способен реализовать бесконечные или иррациональные числа, поэтому всегда есть место приближению с определенной точностью, из-за чего возможны такие ситуации:

print(0.3 + 0.3 + 0.3) > 0.8999999999999999 print(0.3 * 3 == 0.9) > False

В плане записи, float ничем не отличаются от int :

# примеры вещественных чисел zero = 0.0 pi = 3.14 e = 2.71

В плане использования — тоже, разве что в любых мало-мальски серьёзных вычислениях без float никуда.

complex (комплексное число)

Привет высшей математике! Как вещественный ряд расширяет множество рациональных чисел, так и ряд комплексных чисел расширяет множество вещественных. Показательной особенностью комплексного ряда является возможность извлечения корня из отрицательных чисел.

В Python комплексные числа задаются с помощью функции complex() :

# пример комплексного числа z = complex(1, 2) print(z) > (1+2j) # вещественная часть print(z.real) > 1.0 # мнимая часть print(z.imag) > 2.0 # сопряженное комплексное число print(z.conjugate()) > (1-2j)

Помните, что операция сравнения для комплексных чисел не определена:

z1 = complex(4, 5) z2 = complex(100, 200) print(z1 > z2) > Traceback (most recent call last): print(z1> z2) TypeError: ‘>’ not supported between instances of ‘complex’ and ‘complex’

Комплексные числа широко применяются, например, для решения дифференциальных уравнений.

Источник