np.linspace() np.logspace() np.arange() 区别

本文详细介绍了NumPy中用于生成数值序列的三个函数:linspace(), logspace() 和 arange() 的使用方法及参数含义,并通过图表进行了直观展示。

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 np.linspace() np.logspace() np.arange() 区别

1.np.linspace() 生成(start,stop)区间指定元素个数num的list,均匀分布

Signature: np.linspace(start, stop, num=50, endpoint=True, retstep=False, dtype=None)

Docstring:

Return evenly spaced numbers over a specified interval.

 

Returns `num` evenly spaced samples, calculated over the interval [`start`, `stop`].

 

The endpoint of the interval can optionally be excluded.

 

Parameters

----------

start : scalar  #scalar:标量

    The starting value of the sequence.

stop : scalar  

    The end value of the sequence, unless `endpoint` is set to False.

    In that case, the sequence consists of all but the last of ``num + 1``

    evenly spaced samples, so that `stop` is excluded.  Note that the step

    size changes when `endpoint` is False.

num : int, optional  #oprional:可选项

    Number of samples to generate. Default is 50. Must benon-negative.

endpoint : bool, optional  #是否包括右边界点

    If True, `stop` is the last sample. Otherwise, it is not included.

    Default is True.

retstep : bool, optional  #返回步长

 

np.linspace(2.0, 3.0, num=5, retstep=True)

(array([ 2.  ,  2.25,  2.5 ,  2.75,  3.  ]),0.25)

np.linspace(2.0, 3.0, num=5)

    array([ 2.  ,  2.25,  2.5 ,  2.75,  3.  ])

np.linspace(2.0, 3.0, num=5, endpoint=False)

    array([ 2. ,  2.2,  2.4,  2.6,  2.8])

 

    If True, return (`samples`, `step`), where `step` is the spacing

    between samples.

dtype : dtype, optional

    The type of the output array.  If `dtype` is not given, infer the data

    type from the other input arguments.

# Graphical illustration:

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

N = 8

y = np.zeros(N)

x1 = np.linspace(0, 10, N, endpoint=True)

x2 = np.linspace(0, 10, N, endpoint=False)

plt.plot(x1, y, 'o')

plt.plot(x2, y + 0.5, 'o')

plt.ylim([-0.5, 1]) #y

(-0.5, 1)

plt.show()

 

 

 

2.np.logspace() log分布间距生成list

Signature: np.logspace(start, stop, num=50, endpoint=True, base=10.0, dtype=None)
Docstring:
Return numbers spaced evenly on a log scale.

Parameters
----------
start : float  #基底base的start次幂作为左边界
    ``base ** start`` is the starting value of the sequence.
stop : float  #基底base的stop次幂作为右边界
    ``base ** stop`` is the final value of the sequence, unless `endpoint`
    is False.  In that case, ``num + 1`` values are spaced over the
    interval in log-space, of which all but the last (a sequence of
    length ``num``) are returned.
num : integer, optional
    Number of samples to generate.  Default is 50.
endpoint : boolean, optional
    If true, `stop` is the last sample. Otherwise, it is not included.
    Default is True.
base : float, optional  #基底
    The base of the log space. The step size between the elements in
    ``ln(samples) / ln(base)`` (or ``log_base(samples)``) is uniform.
    Default is 10.0.
dtype : dtype
    The type of the output array.  If `dtype` is not given, infer the data
    type from the other input arguments.

Returns
-------
samples : ndarray
    `num` samples, equally spaced on a log scale.

Examples

--------

np.logspace(2.0, 3.0, num=4)

    array([  100.        ,   215.443469  ,   464.15888336,  1000.        ])

np.logspace(2.0, 3.0, num=4, endpoint=False)

    array([ 100.        ,  177.827941  ,  316.22776602,  562.34132519])

np.logspace(2.0, 3.0, num=4, base=2.0)

    array([ 4.        ,  5.0396842 ,  6.34960421,  8.        ])

 

Notes
-----
Logspace is equivalent to the code:

y = np.linspace(start, stop, num=num, endpoint=endpoint)
power(base, y).astype(dtype)

 

 

 

# Graphical illustration:

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

N = 10

x1 = np.logspace(0.1, 1, N, endpoint=True)

x2 = np.logspace(0.1, 1, N, endpoint=False)

y = np.zeros(N)

plt.plot(x1, y, 'o')

plt.plot(x2, y + 0.5, '<')

plt.ylim([-0.5, 1])

(-0.5, 1)

plt.show()


 

 

 

 

 

3.np.arange() 生成(start,stop)区间指定步长step的list

 

np.arange(3)

array([0, 1, 2])

np.arange(3.0)

array([ 0.,  1.,  2.])

np.arange(3,7)

array([3, 4, 5, 6])

np.arange(3,7,2)

array([3, 5])

 

Docstring:

arange([start,] stop[, step,], dtype=None)

Return evenly spaced values within a given interval.

 

When using a non-integer step, such as 0.1, the results will often not

be consistent.  It is better to use ``linspace`` for these cases.

 

 

Parameters

----------

start : number, optional

    Start of interval.  The interval includes this value.  The default

    start value is 0.

stop : number

    End of interval.  The interval does not include this value, except

    in some cases where `step` is not an integer and floating point

    round-off affects the length of `out`.  # round-off:四舍五入

step : number, optional

    Spacing between values.  For any output `out`, this is the distance

    between two adjacent values, ``out[i+1] - out[i]``.  The default

    step size is 1. If `step` is specified, `start` must also be given.# adjacent:相邻

dtype : dtype

    The type of the output array.  If `dtype` is not given, infer the data

    type from the other input arguments.

 

Returns

-------

arange : ndarray

    Array of evenly spaced values.

 

    For floating point arguments, the length of the result is

    ``ceil((stop - start)/step)``.  Because of floating point overflow,

    this rule may result in the last element of `out` being greater

    than `stop`.  #ceil():向上取整

 

 

 

 

<think>好的,我现在需要帮助用户了解numpylinspace函数的功能和使用方法。首先,我得回忆一下自己对这个函数的理解。linspace是用来生成等间隔数值的,对吧?和arange不同,它不是通过步长来生成,而是指定生成多少个点。这可能在需要精确控制点数的情况下特别有用,比如绘图或者数值模拟的时候。 用户可能已经知道arange,但不太清楚两者区别,所以需要解释清楚。根据引用[2],linspace生成的是等间隔数值,而arange是等差的,这点很重要。我需要举例说明两者的不同,比如当结束点不能被步长整除时,arange可能不会包括结束点,而linspace会确保包含。 接下来,我得整理linspace的参数。函数的基本结构是numpy.linspace(start, stop, num=50, endpoint=True, retstep=False, dtype=None, axis=0)。参数包括起始值、结束值、生成数量、是否包含结束点、是否返回步长、数据类型和轴。需要逐一解释这些参数的作用,特别是endpoint和retstep,这两个可能对用户有用。 然后,使用示例是关键。用户可能需要具体的代码例子来理解如何应用。比如生成0到10之间的5个点,或者在不包含结束点的情况下生成数据。还要展示如何获取步长,这对于需要知道间隔的用户可能有帮助。 还要提到应用场景,比如在绘制函数图像时,使用linspace可以确保x轴的点均匀分布,无论范围如何。结合引用[1]和[2],强调linspace在需要精确控制数值间隔时的优势。 可能用户会混淆linspacelogspace,这里可以稍微提一下,但主要焦点还是linspace。此外,需要注意语法正确性,比如在示例代码中使用正确的函数名和参数格式。 最后,生成相关问题,帮助用户进一步学习。问题可能涉及默认参数、与arange区别、endpoint的作用,以及应用场景。这些问题应该覆盖用户可能产生的疑问,引导他们深入理解。 检查是否有遗漏点,比如数据类型dtype和轴参数axis,这些可能在高级用法中有用,但基础用户可能更关注前几个参数。需要平衡详细和简洁,确保回答结构清晰,步骤明确。</think>### numpy.linspace 功能详解 `numpy.linspace` 是用于在**指定区间内生成均匀分布数值序列**的核心函数,尤其适用于需要精确控制数据点数量和间隔的场景。其核心公式为: $$x_i = \text{start} + i \cdot \frac{\text{stop} - \text{start}}{\text{num} - 1} \quad (0 \leq i < \text{num})$$ #### 核心参数说明 | 参数 | 作用 | 默认值 | |------|------|--------| | `start` | 序列起始值 | 必填 | | `stop` | 序列结束值 | 必填 | | `num` | 生成样本数 | 50 | | `endpoint` | 是否包含结束值 | True | | `retstep` | 是否返回步长 | False | | `dtype` | 输出数组类型 | None | #### 使用示例 1. **基础用法**:生成0到10的5个等间距值 ```python import numpy as np arr = np.linspace(0, 10, 5) # 输出: [0.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0] ``` 2. **排除结束点**: ```python arr = np.linspace(0, 10, 5, endpoint=False) # [0.0, 2.0, 4.0, 6.0, 8.0] ``` 3. **获取步长值**: ```python arr, step = np.linspace(0, 10, 5, retstep=True) # step=2.5 ``` #### 应用场景 - **函数可视化**:生成精确的x轴坐标点 - **数值积分**:创建均匀采样点 - **信号处理**:构建时间序列数据 与`numpy.arange`的关键区别在于:`linspace`通过**控制点数**实现均匀分布,而`arange`通过**固定步长**生成序列[^2]。例如: ```python np.arange(0, 10, 2.5) # [0.0, 2.5, 5.0, 7.5] np.linspace(0, 10, 4) # [0.0, 3.333, 6.666, 10.0] ```
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