webdonsk.ruКак сделать матрицу в питоне
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 10.09.2024
Мы можем реализовать матрицу Python в виде 2-D списка или 2-D массива. Для выполнения операций на Python Matrix нам нужно импортировать модуль Python Numpy.
Мы можем реализовать матрицу Python в форме 2-D списка или 2-D массив Отказ Для выполнения операций на Python Matrix нам нужно импортировать модуль Python Numpy.
Матрица Python важно в области статистики, обработки данных, обработки изображений и т. Д.
Создание матрицы Python
Матрица Python может быть создана с использованием одной из следующих методик:
1. Создание матрицы с использованием списков
numpy.array () Функция может быть использована для создания массива, использующего списки в качестве ввода к нему Отказ
Как видно выше, вывод представляет собой 2-D матрицу с заданным набором входов в виде списка.
numpy.arange () Функция вместе со входами списка можно использовать для создания матрицы в Python.
numpy.matrix () Функция позволяет нам создать матрицу в Python.
Добавление матрицы в Python
Работа добавления на матрицах может быть выполнена следующими способами:
1. Традиционный метод
Примечание : Matrix.shape Возвращает размеры определенной матрицы.
2. Использование оператора ‘+’
Этот метод обеспечивает лучшую эффективность кода, поскольку он уменьшает LOC (строки кода) и, таким образом, оптимизирует код.
Матричное умножение в Python
Умножение матрицы в Python может быть предоставлена с использованием следующих способов:
Скалярный продукт
В скалярном продукте, Скаляр/постоянное значение умножается на каждый элемент матрицы.
‘*’ Оператор используется для умножения скалярного значения с элементами входных матриц.
Матричный продукт
numpy.dot () Функция берет Numpy массивы в качестве параметра Значения и выполняет умножение в соответствии с основными правилами умножения матрицы.
Вычитание матрицы Python
‘-‘ Оператор используется для выполнения вычитания на матрице Python.
Разделение матрицы Python
Скалярное разделение Может быть выполнен на элементах матрицы в Python, используя ‘/’ Оператор Отказ
Пример :
Транспонировать матрицу Python
Транспоминация матрицы в основном включает переворачивание матрицы над соответствующими диагоналами I.e. Это обменяет строки и столбцы входной матрицы. Ряды становятся колоннами и наоборот.
Например: давайте рассмотрим матрицу A с размерами 3 x 2 I.e 3 ряда и 2 столбцами. После выполнения операции транспонирования размеры матрицы A будут 2 x 3 I.e 2 ряда и 3 столбца.
Matrix.t В основном выполняет транспозью входной матрицы и производит Новая матрица в результате работы транспонирования.
В приведенном выше фрагменте кода я создал матрицу размеров 2 x 5 I.E. 2 ряда и 5 столбцов.
После выполнения операции транспонирования размеры результирующей матрицы составляют 5 x 2 I.e. 5 рядов и 2 столбцами.
Экспонент матрицы Python
Шкафчик на матрице рассчитывается элемент-мудрый I.E. Эффективность каждого элемента рассчитывается путем повышения элемента к мощности входного скалярного/постоянного значения.
В приведенном выше фрагменте кода мы обнаружили экспонант каждого элемента входной матрицы, подняв его до мощности 2.
Работа умножения Matrix с использованием Numpy Methods
Следующие методики могут быть использованы для размножения Numpy Matrix Matrix:
- Использование метода умножения ()
- Использование метода Matmul ()
- Использование метода DOT () – уже покрыто в этой статье
Способ 1: Использование метода умножения ()
numpy.multiply () Метод выполняет разумное умножение элемента на входной матрице.
Способ 2: Использование метода Matmul ()
numpy.matmul () Способ выполняет матричный продукт на входных матрицах.
Я настоятельно рекомендую всем читателям пройти по-прежнему ниже учебное пособие, чтобы оказать тщательное понимание умножения Numpy Matrix: Обновление Numpy Matrix
Tumpy Matrix транспонимент
numpy.transose () Функция выполняет транспонирование на входной матрице и приводит к новой матрице.
Заключение
Таким образом, в этой статье мы поняли операции, выполненные на матрице Python, а также посмотрели на операции Numpy Matrix.
На вход программе подаются два натуральных числа n и m, каждое на отдельной строке — количество строк и столбцов в матрице. Далее вводятся сами элементы матрицы — слова, каждое на отдельной строке; подряд идут элементы сначала первой строки, затем второй, и т.д.
Напишите программу, которая считывает элементы матрицы один за другим, выводит их в виде матрицы, выводит пустую строку, и снова ту же матрицу, но уже поменяв местами строки со столбцами: первая строка выводится как первый столбец, и так далее.
Следом квадратной матрицы называется сумма элементов главной диагонали. Напишите программу, которая выводит след заданной квадратной матрицы.
Напишите программу, которая выводит количество элементов квадратной матрицы в каждой строке, больших среднего арифметического элементов данной строки.
Напишите программу, которая выводит максимальный элемент в заштрихованной области квадратной матрицы.
Квадратная матрица разбивается на четыре четверти, ограниченные главной и побочной диагоналями: верхнюю, нижнюю, левую и правую - как показано на схеме.
Напишите программу, которая вычисляет сумму элементов: верхней четверти; правой четверти; нижней четверти; левой четверти.
На вход программе подаются два натуральных числа n и m — количество строк и столбцов в матрице. Создайте матрицу mult размером n x m и заполните её таблицей умножения по формуле mult[i][j] = i * j.
Программа должна вывести таблицу умножения, отводя на вывод каждого числа ровно 3 символа (для этого используйте строковый метод ljust()).
На вход программе подаются два натуральных числа n и m — количество строк и столбцов в матрице, затем n строк по m целых чисел в каждой, отделенных символом пробела.
Напишите программу, которая находит индексы (строку и столбец) первого вхождения максимального элемента.
Напишите программу, которая меняет местами столбцы в матрице.
Формат входных данных
На вход программе на разных строках подаются два натуральных числа n и m — количество строк и столбцов в матрице, затем элементы матрицы построчно через пробел, затем числа i и j — номера столбцов, подлежащих обмену.
Напишите программу, которая проверяет симметричность квадратной матрицы относительно главной диагонали.
Формат входных данных На вход программе подаётся натуральное число nnn — количество строк и столбцов в матрице, затем элементы матрицы построчно через пробел.
Формат выходных данных Программа должна вывести YES, если матрица симметрична относительно главной диагонали, и слово NO в противном случае.
Дана квадратная матрица чисел. Напишите программу, которая меняет местами элементы, стоящие на главной и побочной диагонали, при этом каждый элемент должен остаться в том же столбце (то есть в каждом столбце нужно поменять местами элемент на главной диагонали и на побочной диагонали).
Дана квадратная матрица чисел. Напишите программу, которая зеркально отображает её элементы относительно горизонтальной оси симметрии.
Напишите программу, которая поворачивает квадратную матрицу чисел на 90 градусов по часовой стрелке.
Python — популярный и динамический язык программирования. Он позволяет решать разные задачи по разработке ПО, при выполнении которых часто используются массивы. С их помощью вы сможете добавить однотипные данные и избежать дублирования кода.
Одномерные массивы в Python представляют собой список элементов. Значения указываются внутри квадратных скобок, где перечисляются через запятую. Как правило, любой элемент можно вызвать по индексу и присвоить ему новое значение.
Массив строк в Python:
Чтобы возвратить число элементов внутри списка, используют функцию len() :
Идём дальше. Создать и добавить цикл в Python можно с помощью генератора заполнения списков. Записывается он в следующем виде: [значение массива for имя переменной in число элементов];
Если говорить про создание не одномерного, а двумерного массива, то он в Python создаётся путём использования вложенных генераторов, и выглядит это так:
Как создаются матрицы в Python?
Добавление и модификация массивов или матриц (matrix) в Python осуществляется с помощью библиотеки NumPy. Вы можете создать таким образом и одномерный, и двумерный, и многомерный массив. Библиотека обладает широким набором пакетов, которые необходимы, чтобы успешно решать различные математические задачи. Она не только поддерживает создание двумерных и многомерных массивов, но обеспечивает работу однородных многомерных матриц.
Чтобы получить доступ и начать использовать функции данного пакета, его импортируют:
Функция array() — один из самых простых способов, позволяющих динамически задать одно- и двумерный массив в Python. Она создаёт объект типа ndarray :
Для проверки используется функция array.type() — принимает в качестве аргумента имя массива, который был создан.
Когда стоит задача задать одномерный или двумерный массив определённой длины в Python, и его значения на данном этапе неизвестны, происходит его заполнение нулями функцией zeros() . Кроме того, можно получить матрицу из единиц через функцию ones() . При этом в качестве аргументов принимают число элементов и число вложенных массивов внутри:
К примеру, так в Python происходит задание двух массивов внутри, которые по длине имеют два элемента:
Если хотите вывести одно- либо двумерный массив на экран, вам поможет функция print() . Учтите, что если матрица слишком велика для печати, NumPy скроет центральную часть и выведет лишь крайние значения. Дабы увидеть массив полностью, используется функция set_printoptions() . При этом по умолчанию выводятся не все элементы, а происходит вывод только первой тысячи. И это значение массива указывается в качестве аргумента с ключевым словом threshold.
Базовые операции в NumPy
Все действия, производимые над компонентами массива, оборачиваются созданием нового массива. При этом массивы и матрицы взаимодействуют в том случае, если имеют один и тот же размер:
Если выполнить array1 + array2, компилятор скажет об ошибке, а всё потому, что размер первого matrix равен двум, а второго трём.
В данном случае array1 + array2 вернёт нам массив со следующими элементами: 2, 4, 8, 11. Здесь не возникнет ошибки, т. к. матрицы имеют одинаковые размеры. Причём вместо ручного сложения часто применяют функцию, входящую в класс ndarray sum() :
В ndarray входит большая библиотека методов, необходимых для выполнения математических операций.
Форма матрицы в Python
Lenght matrix (длина матрицы) в Python определяет форму. Длину матрицы проверяют методом shape() .
Массив с 2-мя либо 3-мя элементами будет иметь форму (2, 2, 3). И это состояние изменится, когда в shape() будут указаны аргументы: первый — число подмассивов, второй — размерность каждого подмассива.
Те же задачи и ту же операцию выполнит reshape() . Здесь lenght и другие параметры matrix определяются числом столбцов и строк.
Есть методы и для манипуляции формой. Допустим, при манипуляциях с двумерными или многомерными массивами можно сделать одномерный путём выстраивания внутренних значений последовательно по возрастанию. А чтобы поменять в матрице строки и столбцы местами, применяют transpose() .
Операции со срезами matrix в Python
Часто мы работаем не с целым массивом, а с его компонентами. Эти операции выполняются с помощью метода слайс (срез). Он пришел на замену циклу for, при котором каждый элемент подвергался перебору. Метод позволяет получать копии matrix, причём манипуляции выполняются в виде [start:stop:step] . В данном случае start — индекс элемента, с которого берётся отсчёт, stop — последний элемент, step — размер шага или число пропускаемых значений элемента при каждой итерации. Изначально start равен нулю, stop — индексу последнего элемента, step — единице. Если выполнить операции без аргументов, копирование и добавление списка произойдёт полностью.
Допустим, имеем целочисленный массив otus = [1, 2, 3, 4] . Для копирования и вывода используем otus[:] . В итоге произойдёт вывод последовательности [1, 2, 3, 4]. Но если аргументом станет отрицательное значение, допустим, -2, произойдёт вывод уже других данных:
Возможны и другие операции. Например, если добавить ещё одно двоеточие, будет указан шаг копируемых элементов. Таким образом, otus[::2] позволит вывести матрицу [1, 3].
Если ввести отрицательное значение, к примеру, [::-2] отсчёт начнётся с конца, и в результате произойдёт вывод [3, 1]. Остаётся добавить, что метод среза позволяет гибко работать с матрицами и вложенными списками в Python.
Матрица в python это таблица объектов одного типа, с общим именем. Двумерная матрица состоит из строк и столбцов, чтобы обратиться к элементу матрицы необходимо указать имя матрицы и в квадратных скобках номер строки и номер столбца. Имя матрицы[i][j]…
Задать матрицу в Python можно с помощью библиотеки numpy.
import numpy
Название матрицы = numpy.zeros((количество строк, количество столбцов))
numpy.zeros задаёт матрицу, все значения которой равны нулю.
Пример. Задание матрицы a размером 6 строк и 8 столбцов.
a = numpy.zeros((6, 8))
Чтобы начать работу с матрицей в python, необходимо присвоить значения всем её элементам, для этого используется вложенный цикл fo r . Ниже приведен шаблон программы на python, которая задает матрицу с нулевыми значениями и определяет ее элементы
Полезно почитать по теме массивы в python
Массивы в python
Цикл for в python
Читайте также: