5.30python scipy

本文通过三个实例介绍了如何使用Python中的Scipy库解决常见的科学计算问题,包括最小二乘法求解线性方程组、寻找一维函数的最大值及计算矩阵中各元素间的距离。


import scipy.linalg
import numpy as np

m = 20
n = 10
A = np.random.normal(size = (m,n))
b = np.random.normal(size = (m,1))
x, residual, _, __ = scipy.linalg.lstsq(A, b)

print("x:",x)
print("residual:",residual)



题目:A是一个m*n的矩阵,b是m*1的向量,找到一个使得Ax-b最小的x

方法:使用scipy.linalg中的lstsq函数,返回的第一个参数就是这样的x,第二个参数是题目要求的残差。




import scipy.optimize
import math

def fun(x):
    return -(math.sin(x-2) **2) * math.exp(-x*x)

res = scipy.optimize.minimize_scalar(fun)
print("函数fun的最大值为:", -fun(res.x))
print("使得fun最大的x为:",res.x)

题目:找到这个函数的最大值。

使用scipy.optimize中的minimize_scalar函数,返回一个类,里面的x就是对应函数最大值的那个x。




import scipy.spatial
import numpy as np
m = 20
n = 10
A = np.random.random(size = (m,n))
print(scipy.spatial.distance.pdist(A))


题目:给定一个矩阵m*n的矩阵X,计算每一行和其他行之间的距离。

使用scipy.spatial 中的distance.pdist函数,正好求的是两两行之间的距离




这是虚拟环境里的包,如果升级python会报错吗,absl-py 2.3.1 accelerate 1.8.1 airsim 1.8.1 annotated-types 0.7.0 antlr4-python3-runtime 4.9.3 anyio 4.9.0 av 15.0.0 black 25.1.0 blas 1.0 brotlicffi 1.0.9.2 bzip2 1.0.8 ca-certificates 2025.2.25 cairo 1.16.0 cccl 2.3.2 certifi 2025.7.9 cffi 1.17.1 chardet 5.2.0 charset-normalizer 3.4.2 click 8.1.8 cloudpickle 3.1.1 colorama 0.4.6 contourpy 1.3.0 cuda-cccl 12.4.127 cuda-cccl_win-64 12.4.127 cuda-cudart 12.4.127 cuda-cudart-dev 12.4.127 cuda-cudart-dev_win-64 12.4.127 cuda-cudart-static 12.4.127 cuda-cudart-static_win-64 12.4.127 cuda-cudart_win-64 12.4.127 cuda-cupti 12.4.127 cuda-libraries 12.4.1 cuda-libraries-dev 12.4.1 cuda-nvrtc 12.4.127 cuda-nvrtc-dev 12.4.127 cuda-nvtx 12.4.127 cuda-opencl 12.4.127 cuda-opencl-dev 12.4.127 cuda-profiler-api 12.4.127 cuda-runtime 12.4.1 cuda-version 12.4 cycler 0.12.1 cython 3.1.2 dav1d 1.2.1 decord 0.6.0 deprecated 1.2.13 detectron2 0.6 distro 1.9.0 exceptiongroup 1.3.0 expat 2.7.1 ffmpeg 6.1.1 filelock 3.18.0 fontconfig 2.14.1 fonttools 4.58.5 freetype 2.13.3 fsspec 2025.5.1 fuzzywuzzy 0.18.0 fvcore 0.1.5.post20221221 giflib 5.2.2 gmp 6.3.0 gmpy2 2.2.1 graphite2 1.3.14 grpcio 1.73.1 h11 0.16.0 h5py 3.14.0 harfbuzz 10.2.0 hf-transfer 0.1.9 httpcore 1.0.9 httpx 0.28.1 huggingface-hub 0.33.4 hydra-core 1.3.2 icu 73.1 idna 3.10 imageio 2.37.0 imgviz 1.7.6 importlib-metadata 8.7.0 importlib-resources 6.5.2 intel-openmp 2023.1.0 iopath 0.1.9 jinja2 3.1.6 jiter 0.10.0 jpeg 9e khronos-opencl-icd-loader 2024.05.08 kiwisolver 1.4.7 lazy-loader 0.4 lcms2 2.16 lerc 3.0 levenshtein 0.27.1 libabseil 20250127.0 libcublas 12.4.5.8 libcublas-dev 12.4.5.8 libcufft 11.2.1.3 libcufft-dev 11.2.1.3 libcurand 10.3.5.147 libcurand-dev 10.3.5.147 libcusolver 11.6.1.9 libcusolver-dev 11.6.1.9 libcusparse 12.3.1.170 libcusparse-dev 12.3.1.170 libdeflate 1.17 libffi 3.4.4 libglib 2.84.2 libiconv 1.16 libjpeg-turbo 2.0.0 libnpp 12.2.5.30 libnpp-dev 12.2.5.30 libnvfatbin 12.4.127 libnvfatbin-dev 12.4.127 libnvjitlink 12.4.127 libnvjitlink-dev 12.4.127 libnvjpeg 12.3.1.117 libnvjpeg-dev 12.3.1.117 libogg 1.3.5 libpng 1.6.39 libprotobuf 5.29.3 libtheora 1.1.1 libtiff 4.5.1 libtorch 2.5.1 libuv 1.48.0 libwebp 1.3.2 libwebp-base 1.3.2 libxml2 2.13.8 lz4-c 1.9.4 markdown 3.8.2 markupsafe 3.0.2 matplotlib 3.9.4 mkl 2023.1.0 mkl-service 2.4.0 mkl_fft 1.3.11 mkl_random 1.2.8 mpc 1.3.1 mpfr 4.2.1 mpmath 1.3.0 msgpack-python 0.5.6 msgpack-rpc-python 0.4.1 mypy-extensions 1.1.0 networkx 3.2.1 numpy 2.0.2 numpy-base 2.0.2 omegaconf 2.3.0 openai 1.95.1 opencv-contrib-python 4.12.0.88 opencv-python 4.12.0.88 opencv-python-headless 4.12.0.88 openjpeg 2.5.2 openssl 3.0.16 opentelemetry-api 1.30.0 orjson 3.11.0 packaging 25.0 pathspec 0.12.1 pcre2 10.42 pillow 11.3.0 pip 25.1 pixman 0.40.0 platformdirs 4.3.8 portalocker 3.2.0 protobuf 6.31.1 psutil 7.0.0 pycocotools 2.0.10 pycparser 2.21 pydantic 2.11.7 pydantic-core 2.33.2 pyparsing 3.2.3 pyqt5 5.15.11 pyqt5-qt5 5.15.2 pyqt5-sip 12.17.0 pysocks 1.7.1 python 3.9.23 python-dateutil 2.9.0.post0 python-levenshtein 0.27.1 pytorch 2.5.1 pytorch-cuda 12.4 pytorch-mutex 1.0 pywin32 310 pyyaml 6.0.2 qwen-vl-utils 0.0.8 rapidfuzz 3.13.0 regex 2024.11.6 requests 2.32.4 safetensors 0.5.3 scikit-image 0.24.0 scipy 1.13.1 segment-anything 1.0 setuptools 72.1.0 shapely 2.0.7 six 1.17.0 sleef 3.5.1 sniffio 1.3.1 sqlite 3.45.3 submitit 1.5.3 sympy 1.13.1 tabulate 0.9.0 tbb 2021.8.0 tensorboard 2.19.0 tensorboard-data-server 0.7.2 termcolor 3.1.0 tifffile 2024.8.30 timm 1.0.17 tk 8.6.14 tokenizers 0.21.2 tomli 2.2.1 torch 2.7.1 torchaudio 2.5.1 torchvision 0.22.1 tornado 4.5.3 tqdm 4.67.1 transformers 4.53.2 typing-extensions 4.14.1 typing-inspection 0.4.1 typing_extensions 4.12.2 tzdata 2025b ucrt 10.0.22621.0 urllib3 2.5.0 vc 14.3 vc14_runtime 14.44.35208 vs2015_runtime 14.44.35208 werkzeug 3.1.3 wheel 0.45.1 win_inet_pton 1.1.0 wrapt 1.17.0 xz 5.6.4 yacs 0.1.8 yaml 0.2.5 zipp 3.23.0 zlib 1.2.13 zstd 1.5.6
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