NumPy 介绍 - 图1
NumPy(Numerical Python) 是 Python 语言的一个扩展程序库，支持大量的维度数组与矩阵运算，此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。

NumPy 的前身 Numeric 最早是由 Jim Hugunin 与其它协作者共同开发，2005 年，Travis Oliphant 在 Numeric 中结合了另一个同性质的程序库 Numarray 的特色，并加入了其它扩展而开发了 NumPy。NumPy 为开放源代码并且由许多协作者共同维护开发。

NumPy 是一个运行速度非常快的数学库，主要用于数组计算，包含：

  • 一个强大的N维数组对象 ndarray
  • 广播功能函数
  • 整合 C/C++/Fortran 代码的工具
  • 线性代数、傅里叶变换、随机数生成等功能

在开学习 NumPy 教程之前，我们需要具备基本的 Python 基础

NumPy 应用

NumPy 通常与 SciPy（Scientific Python）和 Matplotlib（绘图库）一起使用， 这种组合广泛用于替代 MatLab，是一个强大的科学计算环境，有助于我们通过 Python 学习数据科学或者机器学习。

SciPy 是一个开源的 Python 算法库和数学工具包。

SciPy 包含的模块有最优化、线性代数、积分、插值、特殊函数、快速傅里叶变换、信号处理和图像处理、常微分方程求解和其他科学与工程中常用的计算。

Matplotlib 是 Python 编程语言及其数值数学扩展包 NumPy 的可视化操作界面。它为利用通用的图形用户界面工具包，如 Tkinter, wxPython, Qt 或 GTK+ 向应用程序嵌入式绘图提供了应用程序接口（API）。

相关链接

  • NumPy 官网 http://www.numpy.org/
  • NumPy 源代码：https://github.com/numpy/numpy
  • SciPy 官网：https://www.scipy.org/
  • SciPy 源代码：https://github.com/scipy/scipy
  • Matplotlib 官网：https://matplotlib.org/

  • Matplotlib 源代码：https://github.com/matplotlib/matplotlib

    NumPy 安装

    Python 官网上的发行版是不包含 NumPy 模块的。
    我们可以使用以下几种方法来安装。

    使用已有的发行版本

    对于许多用户，尤其是在 Windows 上，最简单的方法是下载以下的 Python 发行版，它们包含了所有的关键包（包括 NumPy，SciPy，matplotlib，IPython，SymPy 以及 Python 核心自带的其它包）：

  • Anaconda: 免费 Python 发行版，用于进行大规模数据处理、预测分析，和科学计算，致力于简化包的管理和部署。支持 Linux, Windows 和 Mac 系统。

  • Enthought Canopy: 提供了免费和商业发行版。持 Linux, Windows 和 Mac 系统。
  • Python(x,y): 免费的 Python 发行版，包含了完整的 Python 语言开发包 及 Spyder IDE。支持 Windows，仅限 Python 2 版本。
  • WinPython: 另一个免费的 Python 发行版，包含科学计算包与 Spyder IDE。支持 Windows。
  • Pyzo: 基于 Anaconda 的免费发行版本及 IEP 的交互开发环境，超轻量级。 支持 Linux, Windows 和 Mac 系统。

    使用 pip 安装

    安装 NumPy 最简单的方法就是使用 pip 工具：
    1. python -m pip install --user numpy scipy matplotlib ipython jupyter pandas sympy nose
    —user 选项可以设置只安装在当前的用户下，而不是写入到系统目录。

    Linux 下安装

    Ubuntu & Debian
    1. sudo apt-get install python-numpy python-scipy python-matplotlib ipython ipython-notebook python-pandas python-sympy python-nose

CentOS/Fedora

  1. sudo dnf install numpy scipy python-matplotlib ipython python-pandas sympy python-nose atlas-devel

Mac 系统
Mac 系统的 Homebrew 不包含 NumPy 或其他一些科学计算包，所以可以使用以下方式来安装：

  1. python -m pip install numpy scipy matplotlib

安装验证

测试是否安装成功：

  1. >>> from numpy import *
  2. >>> eye(4)
  3. array([[1., 0., 0., 0.],
  4.        [0., 1., 0., 0.],
  5.        [0., 0., 1., 0.],
  6.        [0., 0., 0., 1.]])

from numpy import * 为导入 numpy 库。
eye(4) 生成对角矩阵。