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Python-numpy数组和矩阵有什么区别?我应该使用哪一个?

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Python-numpy数组和矩阵有什么区别?我应该使用哪一个?

numpy矩阵严格是2维的,而numpy数组(ndarrays)是N维的。矩阵对象是ndarray的子​​类,因此它们继承了ndarray的所有属性和方法。

numpy矩阵的主要优点是它们为矩阵乘法提供了一种方便的表示法:如果a和b是矩阵,则a * b是它们的矩阵乘积。

import numpy as npa=np.mat('4 3; 2 1')b=np.mat('1 2; 3 4')print(a)# [[4 3]#  [2 1]]print(b)# [[1 2]#  [3 4]]print(a*b)# [[13 20]#  [ 5  8]]

另一方面,从Python 3.5开始,

NumPy
使用
@
运算符支持中缀矩阵乘法,因此你可以在
Python> = 3.5
中使用
ndarrays
实现相同的矩阵乘法便捷性。

import numpy as npa=np.array([[4, 3], [2, 1]])b=np.array([[1, 2], [3, 4]])print(a@b)# [[13 20]#  [ 5  8]]

矩阵对象和ndarray都

.T
必须返回转置,但是矩阵对象也必须具有
.H
共轭转置和
.I
逆。

相反,

numpy
数组始终遵循以元素为单位应用操作的规则(除了
new @
运算符)。因此,如果a和b是
numpy
数组,则
a*b
该数组是通过按元素逐个乘以组成的:

c=np.array([[4, 3], [2, 1]])d=np.array([[1, 2], [3, 4]])print(c*d)# [[4 6]#  [6 4]]

要获得矩阵乘法的结果,请使用

np.dot
(或
@
Python> = 3.5
中,如上所示):

print(np.dot(c,d))# [[13 20]#  [ 5  8]]

**
运营商还表现不同:

print(a**2)# [[22 15]#  [10  7]]print(c**2)# [[16  9]#  [ 4  1]]

由于

a
是矩阵,所以
a**2
返回矩阵乘积
a*a
。由于c是
ndarray
,因此
c**2
返回一个ndarray,每个组件的元素均按平方。

矩阵对象和ndarray之间还有其他技术区别(与np.ravel,项目选择和序列行为有关)。

numpy数组的主要优点是它们比二维矩阵更通用。当你需要3维数组时会发生什么?然后,你必须使用ndarray,而不是矩阵对象。因此,学习使用矩阵对象的工作量更大-你必须学习矩阵对象操作和ndarray操作。

编写同时使用矩阵和数组的程序会使你的生活变得困难,因为你必须跟踪变量是什么类型的对象,以免乘法返回意外的结果。

相反,如果仅使用ndarray,则可以执行矩阵对象可以执行的所有操作,以及更多操作,但功能/符号略有不同。

如果你愿意放弃NumPy矩阵产品表示法的视觉吸引力(在python> = 3.5中使用ndarrays几乎可以优雅地实现),那么我认为NumPy数组绝对是可行的方法。

PS。当然,你实际上不必选择以牺牲另一个为代价,因为

np.asmatrix
np.asarray
允许你将一个转换为另一个(只要数组是二维的)。

还有就是与

NumPy
之间的差异大纲
arraysVS NumPy
matrixES
这里。



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