7.numpy中的三角函数都是通用函数
a = [-np.pi, -np.pi/2, 0, np.pi/2, np.pi]
b = numpy.sin(a)
b: [0, -1, 0, 1, 0]
x = Asin(at+pi/2)
y = Bsin(bt)
代码:lissa.py
合成方波波形
N->oo
f(x) = 4/pi * sigma(sin((2k-1)x)/(2k-1))
k=1,2,...,N
= 4/pi * (sin(x) + sin(3x)/3 + sin(5x)/5 + ...)
代码:squr.py
8.numpy中将python语言的位运算也实现为通用函数
1)异或:^/ndarray.__xor__/numpy.bitwise_xor
1^0=1
1^1=0
0^0=0
0^1=1
判断两个整数同号还是异号?
if (a > 0 and b < 0) or (a < 0 and b > 0): ...
else: ...
if a * b < 0: ...
else: ...
if a ^ b < 0: 异号
2)位与:&/ndarray.__and__/numpy.bitwise_and
1 & 0 = 0
1 & 1 = 1
0 & 0 = 0
0 & 1 = 0
如何判断一个整数是否是2的整数幂?
2 = 2^1 10 01
4 = 2^2 100 011
8 = 2^3 1000 0111
...
if a & (a-1) == 0: a是2的整数幂
3)移位:numpy.left_shift/numpy.right_shift
左移一位相当于乘2,由移一位相当于除2。
代码:bit.py
六、numpy中子模块
1.线性代数子模块(linalg)
1)矩阵求逆:inv
AxA^-1=I
B = numpy.linalg.inv(A)
AB -> I
代码:inv.py
2)解线性方程组:solve
x-2y+z=0
2y-8z-8=0
-4x+5y+9z+9=0
-116+80+27+9=0
----------------
1x + -2y + 1z = 0
0x + 2y + -8z = 8
-4x + 5y + 9z = -9
----------------
/ 1 -2 1 \ / x \ / 0 \
| 0 2 -8 | x | y | =| 8 |
\ -4 5 9 / \ z / \ -9 /
A x b
x = numpy.linalg.solve(A, b)
代码:solve.py
3)特征值和特征向量:eigvals/eig
对于n阶方阵A,如果存在数a和非零n维列向量x,使得
Ax=ax成立,则称a是矩阵A的一个特征值,x是矩阵A属于
特征值a的特征向量。
代码:eig.py
4)广义逆矩阵:pinv
如果矩阵为方阵则广义逆矩阵就是常规逆矩阵,等价于inv,如果矩阵非方阵,inv函数会抛出异常,但pinv函数会返回其广义逆矩阵。
代码:pinv.py
5)行列式值:det
| a b |
| c d |
ad-bc
| a b c |
| d e f |
| g h i |
a | e f | - b | d f | + c | d e |
| h i | | g i | | g h |
a(ei-fh)-b(di-fg)+c(dh-eg)
代码:det.py
2.傅里叶变换子模块(fft)
numpy.fft.fftfreq(频率数(采样数), 采样周期)->频率数组
numpy.fft.fft(采样)->复数数组,每一个元素表示一个sin函数,该复数的模表示sin函数振幅(分贝),该复数的幅角即为初相位角。
s=f(t) =FFT=> (A,fai)=F(w)
(A,fai)用一个复数(a+bj)表示,对应一个正弦分量:
s=Asin(wt+fai) =IFFT=> s=f(t)
numpy.fft.ifft(复数数组)->采样
代码:fft.py、filter.py
3.随机数模块(random)
1)二项分布
numpy.random.binomial(n, p, size)
产生size个随机数,每个随机数来自n次尝试中成功的次数,其中每次尝试成功的概率为p。
猜硬币,初始筹码1000,每轮猜9次(每次猜对的概率0.5),猜对5次及5次以上为赢,筹码加1,否则为输,筹码减1,问10000轮,手中还剩多少?
numpy.random.binomial(9, 0.5, 10000)
代码:bi.py
2)超几何分布
numpy.hypergeometric(ngood, nbad, nsample, size)
产生size个随机数,每个随机数来自随机抽取nsample个样本中好样本数,总样本由ngood个好样本,和nbad个坏样本组成。
将25个红球和1个绿球放在一起,每次拿3个球,全为红加1分,只要有绿球减1分,问100轮以后多少分?
numpy.hypergeometric(25, 1, 3, 100)
代码:hyper.py
3)标准正态分布
numpy.random.normal(size)
产生size个服从标准正态分布的随机数。
代码:norm.py
七、numpy的专用函数
1.排序
numpy.lexsort((b, a))
对数组a做升序排列,对值相同的元素参考数组b升序,不会改变a,也不会返回排序好数组,而是返回有序的下标。
0 1 2 3 4
a: 50 40 40 20 30
numpy.lexsort(a) -> 3 4 1 2 0
b: 100 300 200 500 600
numpy.lexsort((b, a))-> 3 4 2 1 0