17. NumPy算术运算

1. 前言

NumPy 数组的“加减乘除”算术运算，分别对应 add()、subtract()、multiple() 以及 divide() 函数。

注意：做算术运算时，输入数组必须具有相同的形状，或者符合数组的广播规则，才可以执行运算。

下面看一组示例：

import numpy as np
a = np.arange(9, dtype = np.float_).reshape(3,3)
#数组a
print(a)
#数组b
b = np.array([10,10,10])
print(b)
#数组加法运算
print(np.add(a,b))
#数组减法运算
print(np.subtract(a,b))
#数组乘法运算
print(np.multiply(a,b))
#数组除法运算
print(np.divide(a,b))

输出结果：

a数组:
[[ 0. 1. 2.]
[ 3. 4. 5.]
[ 6. 7. 8.]]
b数组：
[10 10 10]
加：
[[ 10. 11. 12.]
[ 13. 14. 15.]
[ 16. 17. 18.]]
减：
[[-10. -9. -8.]
[ -7. -6. -5.]
[ -4. -3. -2.]]

乘：
[[ 0. 10. 20.]
[ 30. 40. 50.]
[ 60. 70. 80.]]
除：
[[ 0. 0.1 0.2]
[ 0.3 0.4 0.5]
[ 0.6 0.7 0.8]]

下面介绍了 NumPy  中其他重要的算术运算函数。

2. numpy.reciprocal()

该函数对数组中的每个元素取倒数，并以数组的形式将它们返回。

当数组元素的数据类型为整型（int）时，对于绝对值小于 1 的元素，返回值为 0，而当数组中包含 0 元素时，返回值将出现 overflow（inf） 溢出提示，示例如下：

import numpy as np
#注意此处有0
a = np.array([0.25, 1.33, 1, 0, 100])
#数组a默认为浮点类型数据
print(a)
#对数组a使用求倒数操作
print (np.reciprocal(a))
#b数组的数据类型为整形int
b = np.array([100], dtype = int)
print(b)
#对数组b使用求倒数操作
print( np.reciprocal(b) )

输出结果：

a数组：
[   0.25    1.33    1.      0.    100.  ]

对a数组求倒数有inf提示：
__main__:1: RuntimeWarning: divide by zero encountered in reciprocal
[ 4.         0.7518797  1.               inf  0.01     ]

b数组：
[100]

对b数组求倒数：
[0]

3. numpy.power()

该函数将 a 数组中的元素作为底数，把 b 数组中与 a 相对应的元素作幂 ，最后以数组形式返回两者的计算结果。示例如下：

import numpy as np
a = np.array([10,100,1000]) 
#a数组
print ('我们的数组是；')
#调用 power 函数
print (np.power(a,2))
b数组
b = np.array([1,2,3]) 
print (b)
调用 power 函数
print (np.power(a,b))

输出结果：

a数组是:
[  10  100 1000]

调用 power 函数：
[    100   10000 1000000]

b数组：
[1 2 3]

调用 power 函数：
[        10      10000 1000000000]

4. numpy.mod()

返回两个数组相对应位置上元素相除后的余数，它与 numpy.remainder() 的作用相同 。

import numpy as np
a = np.array([11,22,33])
b = np.array([3,5,7])
#a与b相应位置的元素做除法
print( np.mod(a,b))
#remainder方法一样
print(np.remainder(a,b)) 

输出结果：

mod：                                          
[1 0 2]
remainder：                            
[1 0 2]

5. 复数数组处理函数

NumPy 提供了诸多处理复数类型数组的函数，主要有以下几个：

• numpy.real() 返回复数数组的实部；
• numpy.imag() 返回复数数组的虚部；
• numpy.conj() 通过更改虚部的符号，从而返回共轭复数；
• numpy.angle() 返回复数参数的角度，该函数的提供了一个 deg 参数，如果  deg=True，则返回的值会以角度制来表示，否则以以弧度制来表示。

示例如下所示：

import numpy as np
a = np.array([-5.6j, 0.2j, 11. , 1+1j])
print(a)
#real() 
print np.real(a)
#imag() 
print np.imag(a)
#conj()
print np.conj(a)
#angle() 
print np.angle(a)
#angle() 带参数deg
print np.angle(a, deg = True)

输出结果：

a数组：
[ 0.-5.6j 0.+0.2j 11.+0.j 1.+1.j ]

real():
[ 0. 0. 11. 1.]

imag():
[-5.6 0.2 0. 1. ]

conj():
[ 0.+5.6j 0.-0.2j 11.-0.j 1.-1.j ]

angle() :
[-1.57079633 1.57079633 0. 0.78539816]

angle(a,deg=True)
[-90. 90. 0. 45.]