Python 是一种动态、解释型的高级编程语言,广泛应用于科学计算、数据分析、机器学习、
Web 开发等领域。在 Python 的生态系统中,NumPy 是一个基础且功能强大的库,它提供了
多维数组对象、派生对象(如掩码数组和矩阵)以及用于快速操作数组的各种例程,包括数
学、逻辑、形状操作、排序、选择、I/O、离散傅立叶变换、基本线性代数、基本统计运算、
随机模拟等等。
#### 1. NumPy 简介
NumPy(Numerical Python 的简称)最初被设计为优化和提供对大量数据的高性能操作。
NumPy 的核心是其 N 维数组对象`ndarray`,它提供了一个在内存中紧凑地打包的同质数据
集。
#### 2. NumPy 的主要用途
##### 2.1 大规模数值计算
NumPy 提供了一个强大的 N 维数组`ndarray`,可以高效地处理大规模数值计算,这在传统
的 Python 列表中是难以实现的。
##### 2.2 线性代数运算
NumPy 内置了对线性代数运算的支持,包括矩阵乘法、行列式计算、逆矩阵等。
##### 2.3 数学函数
NumPy 提供了大量的数学函数,如指数、对数、三角函数等,这些函数可以对数组进行元
素级的操作。
##### 2.4 随机数生成
NumPy 可以生成各种分布的随机数,如均匀分布、正态分布等,这在模拟和概率计算中非
常有用。
##### 2.5 统计运算
NumPy 提供了丰富的统计函数,如均值、中位数、方差、标准差等。
##### 2.6 傅立叶分析
NumPy 可以进行快速傅立叶变换(FFT)和逆变换,这在信号处理领域非常重要。
##### 2.7 图像和信号处理
NumPy 数组可以表示图像和信号数据,进行滤波、卷积等操作。
##### 2.8 多维数据集操作
NumPy 可以轻松地对多维数据集进行操作,如切片、索引、排序等。
##### 2.9 与其他库的集成
NumPy 的数组结构被许多其他科学计算库所使用,如 SciPy、Pandas、Matplotlib 等。