Python矩陣

矩陣是二維陣列的特殊情況，它的每個資料元素具有嚴格相同的大小。 所以每個矩陣也是一個二維陣列，但反之亦然。 矩陣是許多數學和科學計算中非常重要的資料結構。 正如在前一章中已經討論過的二維陣列結構，我們將在本章中專注於矩陣特有的資料結構操作。

也使用numpy包進行矩陣資料操作。

矩陣範例

考慮在早上，中午，晚上和深夜測量記錄1週溫度的情況。 它可以使用陣列在numpy中可用的重塑方法以7 x 5矩陣的形式呈現。

from numpy import * 
a = array([['Mon',18,20,22,17],['Tue',11,18,21,18],
           ['Wed',15,21,20,19],['Thu',11,20,22,21],
           ['Fri',18,17,23,22],['Sat',12,22,20,18],
           ['Sun',13,15,19,16]])

m = reshape(a,(7,5))
print(m)

執行上面範例程式碼，得到以下結果 -

[['Mon' '18' '20' '22' '17']
 ['Tue' '11' '18' '21' '18']
 ['Wed' '15' '21' '20' '19']
 ['Thu' '11' '20' '22' '21']
 ['Fri' '18' '17' '23' '22']
 ['Sat' '12' '22' '20' '18']
 ['Sun' '13' '15' '19' '16']]

存取矩陣中的值

矩陣中的資料元素可以通過使用索引來存取。 存取方法與在二維陣列中存取資料的方式相同。

from numpy import * 
m = array([['Mon',18,20,22,17],['Tue',11,18,21,18],
           ['Wed',15,21,20,19],['Thu',11,20,22,21],
           ['Fri',18,17,23,22],['Sat',12,22,20,18],
           ['Sun',13,15,19,16]])

# Print data for Wednesday
print(m[2])

# Print data for friday evening
print(m[4][3])

執行上面範例程式碼，得到以下結果 -

['Wed' '15' '21' '20' '19']
23

新增一行

from numpy import * 
m = array([['Mon',18,20,22,17],['Tue',11,18,21,18],
           ['Wed',15,21,20,19],['Thu',11,20,22,21],
           ['Fri',18,17,23,22],['Sat',12,22,20,18],
           ['Sun',13,15,19,16]])

m_r = append(m,[['Avg',12,15,13,11]],0)

print(m_r)

當上面的程式碼執行時，它會產生以下結果 -

[['Mon' '18' '20' '22' '17']
 ['Tue' '11' '18' '21' '18']
 ['Wed' '15' '21' '20' '19']
 ['Thu' '11' '20' '22' '21']
 ['Fri' '18' '17' '23' '22']
 ['Sat' '12' '22' '20' '18']
 ['Sun' '13' '15' '19' '16']
 ['Avg' '12' '15' '13' '11']]

新增一列

可以使用insert()方法將一列資料新增到矩陣。 這裡指定想要新增列的索引以及包含新增的列的新值的陣列。 在下面的例子中，在開頭的第五個位置新增一個新的列。

from numpy import * 
m = array([['Mon',18,20,22,17],['Tue',11,18,21,18],
           ['Wed',15,21,20,19],['Thu',11,20,22,21],
           ['Fri',18,17,23,22],['Sat',12,22,20,18],
           ['Sun',13,15,19,16]])

m_c = insert(m,[5],[[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7]],1)

print(m_c)

執行上面範例程式碼，得到以下結果 -

[['Mon' '18' '20' '22' '17' '1']
 ['Tue' '11' '18' '21' '18' '2']
 ['Wed' '15' '21' '20' '19' '3']
 ['Thu' '11' '20' '22' '21' '4']
 ['Fri' '18' '17' '23' '22' '5']
 ['Sat' '12' '22' '20' '18' '6']
 ['Sun' '13' '15' '19' '16' '7']]

從矩陣中刪除一行

可以使用delete()方法從矩陣中刪除一行。 必須指定行的索引以及行的值為0，列的值為1的軸值。

from numpy import * 
m = array([['Mon',18,20,22,17],['Tue',11,18,21,18],
           ['Wed',15,21,20,19],['Thu',11,20,22,21],
           ['Fri',18,17,23,22],['Sat',12,22,20,18],
           ['Sun',13,15,19,16]])

m = delete(m,[2],0)

print(m)

執行上面範例程式碼，得到以下結果 -

[['Mon' '18' '20' '22' '17']
 ['Tue' '11' '18' '21' '18']
 ['Thu' '11' '20' '22' '21']
 ['Fri' '18' '17' '23' '22']
 ['Sat' '12' '22' '20' '18']
 ['Sun' '13' '15' '19' '16']]

從Matrix中刪除一列

可以使用delete()方法從矩陣中刪除一列。 必須指定列的索引以及一行為0，一列為1的軸值。

from numpy import * 
m = array([['Mon',18,20,22,17],['Tue',11,18,21,18],
           ['Wed',15,21,20,19],['Thu',11,20,22,21],
           ['Fri',18,17,23,22],['Sat',12,22,20,18],
           ['Sun',13,15,19,16]])

m = delete(m,s_[2],1)

print(m)

執行上面範例程式碼，得到以下結果 -

[['Mon' '18' '22' '17']
 ['Tue' '11' '21' '18']
 ['Wed' '15' '20' '19']
 ['Thu' '11' '22' '21']
 ['Fri' '18' '23' '22']
 ['Sat' '12' '20' '18']
 ['Sun' '13' '19' '16']]

更新矩陣中的一行

要更新矩陣行中的值，只需在行的索引處重新分配值。 在下面的例子中，星期幾資料的所有值都標記為0。 該行的索引是3。

from numpy import * 
m = array([['Mon',18,20,22,17],['Tue',11,18,21,18],
           ['Wed',15,21,20,19],['Thu',11,20,22,21],
           ['Fri',18,17,23,22],['Sat',12,22,20,18],
           ['Sun',13,15,19,16]])

m[3] = ['Thu',0,0,0,0]

print(m)

當上面的程式碼執行時，它會產生以下結果 -

[['Mon' '18' '20' '22' '17']
 ['Tue' '11' '18' '21' '18']
 ['Wed' '15' '21' '20' '19']
 ['Thu' '0' '0' '0' '0']
 ['Fri' '18' '17' '23' '22']
 ['Sat' '12' '22' '20' '18']
 ['Sun' '13' '15' '19' '16']]