04丨Python科学计算:用NumPy快速处理数据

本文深入探讨了Numpy库中的ndarray与Python标准列表在内存使用、计算效率及资源利用上的显著区别。Numpy通过连续内存存储和矢量化指令,实现高效的数据处理和数学运算,同时介绍了ufunc对象的功能及其在数组操作中的应用。

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知识清单:

杂:

  • python中list中得元素可以是任意值,python中list元素在系统内是分散存储得,而Numpy数组存储在一个均匀连续得内存块中,数组计算遍历所有的额元素,而list还需要对内存地址进行查找,可以节省计算资源,
  • 在内存访问模式里面,缓存会把字节块从RAM加载到CPU寄存器中,因为数据连续的存储在内存中,Numpy可以直接利用现在的CPU得矢量化指令计算,加载寄存器中得多个连续得浮点数。并且Numpy也可以采用多线程的方式,充分利用多核CPU计算资源大大提高计算效率。
  • 提高内存和计算资源得利用率:避免采用隐式拷贝,而是采用就地操作得方式。

NUmpy:

  • 对象:
  1. ndarray(N-dimensional array object)用于解决多维数组得问题

  2. ufunc(universal function object)则是解决对数组进行处理得函数。

  • 结构数组:
  1. dtype定义的结构数组
  2. np.shape:查看数组的个数; np.dtype是查看元素的类型
  • ufunc运算:arange()函数和linspace都可用来创建等差数组
  • 算术运算:

  • 统计函数:

  • NumPy排序:默认是采用快速排序sort(a, axis=-1, kind = 'quicksort', order = None)也可采用mergesort,heapsort等合并排序和堆排序

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