NumPy 是 Python 中用來進行數值計算，特別是處理多維陣列和矩陣運算。廣泛用於科學計算和數據分析。以下是對 NumPy 的簡單介紹和一些常見運用。

基本運用

1. 安裝 NumPy

首先需要安裝並引入 NumPy：

pip install numpy
import numpy as np  # 一般會將 NumPy 簡寫為 np

2. NumPy 陣列

NumPy 的核心是 ndarray（多維陣列），它可以用來表示數組、向量、矩陣等數學結構。你可以用 array() 函數創建陣列。

import numpy as np

# 創建一個一維陣列
arr1 = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(arr1)

# 創建一個二維陣列
arr2 = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(arr2)

輸出:

[1 2 3 4 5]
[[1 2 3]
 [4 5 6]]

3. 常用的陣列生成方法

NumPy 提供多種生成數值陣列的方法，方便快速生成資料。

• np.zeros()：生成全是 0 的陣列。

arr = np.zeros((3, 3))  # 創建一個 3x3 的全 0 矩陣
print(arr)

輸出:

[[0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]]

• np.ones()：生成全是 1 的陣列。

arr = np.ones((2, 4))  # 創建一個 2x4 的全 1 矩陣
print(arr)

輸出:

[[1. 1. 1. 1.]
 [1. 1. 1. 1.]]

• np.arange()：生成一個範圍內的數字序列。

arr = np.arange(1, 10, 2)  # 生成 1 到 9 的奇數陣列
print(arr)  

輸出:

[1 3 5 7 9]

• np.linspace()：生成均勻分佈的數字。

arr = np.linspace(0, 1, 5)  # 生成從 0 到 1 的 5 個均勻數
print(arr)  

輸出:

[0.   0.25 0.5  0.75 1.  ]

4. 隨機數生成

NumPy 內置了隨機數生成器，可以生成隨機的陣列數據。

random_arr = np.random.rand(3, 3)  # 生成一個 3x3 的隨機矩陣
print(random_arr)  

輸出:

[[0.123 0.456 0.789]
 [0.321 0.654 0.987]
 [0.147 0.258 0.369]]

5. 陣列形狀

NumPy 支援改變陣列的形狀，這在處理矩陣時特別有用。

arr = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])

# 查看陣列形狀
print(arr.shape)  

輸出:

(2, 3)

改變陣列形狀:

arr_reshaped = arr.reshape((3, 2))
print(arr_reshaped)  

輸出:

[[1 2]
 [3 4]
 [5 6]]