70個NumPy練習：在Python下一舉搞定機器學習矩陣運算

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翻譯| 王柯凝

責編 | suisui

【導讀】Numpy是一個開源的Python科學計算庫，專用於存儲和處理大型矩陣，相比Python自身的嵌套列表結構要高效很多，是數據分析、統計機器學習的必備工具。Numpy還是深度學習工具Keras、sk-learn的基礎組件之一。

此處的70個numpy練習，可以作為你學習numpy基礎之後的應用參考。練習難度分為4層：從1到4依次增大。

快來試試你的矩陣運算掌握到了什麼程度：

1.導入模塊numpy並以np作為別名，查看其版本

難度：1

問題：導入模塊numpy並以np作為別名，列印版本號

答案：

你必須將模塊numpy導入，以np命名，練習中的其他代碼才能正常運行。

安裝numpy，建議使用anaconda提供的安裝方案。

anaconda鏈接：https://www.anaconda.com/download/

2.如何創建一個一維數組？

難度：1

問題：創建一個含有從0到9數字的一維數組，並輸出

答案：

3.如何創建布爾數組？

難度：1

問題：創建一個3×3的所有值為True的numpy數組。

答案：

4.如何從1維數組中提取滿足給定條件的元素？

難度：1

問題：從arr數組中提取所有奇數元素。

輸入：

輸出：

答案：

5.在numpy數組中，如何用另一個值替換滿足條件的元素？

難度：1

問題：用-1替換arr數組中所有的奇數。

輸入：

輸出：

答案：

6.如何替換滿足條件的元素而不影響原始數組？

難度：2

問題：將arr數組中的所有奇數替換為-1而不更改arr數組

輸入：

輸出：

答案：

7.如何重塑數組？

難度：1

問題：將1維數組轉換為2行的2維數組

輸入：

輸出：

答案：

8.如何垂直堆疊兩個數組？

難度：2

問題：垂直堆疊數組a和b。

輸入：

輸出：

答案：

9.如何水平堆疊兩個數組？

難度：2

問題：水平堆疊數組a和b。

輸入：

輸出：

答案：

10.沒有硬編碼的情況下，在numpy中如何生成自定義序列？

難度：2

問題：創建以下模式而不使用硬編碼。只能使用numpy函數和輸入數組a。

輸入：

輸出：

答案：

11.如何獲得兩個python numpy數組之間的共同元素？

難度：2

問題：獲取數組a和b之間的共同元素。

輸入：

輸出：

答案：

12.從一個數組中刪除存在於另一個數組中的元素？

難度：2

問題：從數組a中刪除在數組b中存在的所有元素。

輸入：

輸出：

答案：

13.獲取兩個數組元素匹配的索引號。

難度：2

問題：獲取數組a和b的元素匹配的索引號

輸入：

輸出：

答案：

14.從numpy數組中提取給定範圍內的所有數字？

難度：2

問題：從數組a提取5到10之間的所有元素。

輸入：

輸出：

答案：

15.如何將處理標量的python函數在numpy數組上運行？

難度：2

問題：將處理兩個標量函數maxx在兩個數組上運行。

輸入：

輸出：

答案：

16.如何交換2維numpy數組中的兩個列？

難度：2

問題：交換數組arr中的第1列和第2列。

答案：

17.如何交換2維numpy數組中的兩個行？

難度：2

問題：在數組arr中交換第1行和第2行。

答案：

18.如何反轉2維數組的行？

難度：2

問題：反轉二維數組arr的行。

答案：

19.如何反轉二維數組的列？

難度：2

問題：顛倒二維數組arr的列。

答案：

20.如何創建一個包含5到10之間隨機浮點數的二維數組？

難度：2

問題：創建一個5×3的二維數組，以包含5到10之間的隨機浮點數。

答案：

21.列印python numpy數組並保留3位小數？

難度：1

問題：列印或顯示numpy數組rand_arr，並三位小數。

輸入：

答案：

22.如何使用科學記數法（如1e10）漂亮地列印一個numpy數組？

難度：1

問題：使用科學記數法（如1e10）漂亮的列印數組rand_arr

輸入：

輸出：

答案：

23.如何限制numpy數組輸出中列印元素的數量？

難度：1

問題：將python numpy數組a中列印的元素數量限制為最多6個。

輸入：

輸出：

答案：

24.如何在不截斷的情況下列印完整的numpy數組？

難度：1

問題：列印完整的numpy數組a，且不截斷。

輸入：

輸出：

答案：

25.如何在python numpy中導入含有數字和文本的數據集，並保持的文本完整性？

難度：2

問題：導入iris數據集並保持文本不變。

答案：

由於我們想保留物種，一個文本欄位，我已經把dtype設置為object。設置dtype = None，則會返回一維元組數組。

26.如何從一維元組數組中提取特定的列？

難度：2

問題：從上一個問題中導入的一維iris數組中提取species文本列。

輸入：

答案：

27.如何將一維元組數組轉換為二維numpy數組？

難度：2

問題：通過省略species文本欄位將一維iris數組轉換為二維數組iris_2d。

輸入：

答案：

28.如何計算numpy數組的平均值，中位數，標準差？

難度：1

問題：找出 iris的 sepallength平均值，中位數，標準差（第1列）

答案：

29.如何標準化一個數組至0到1之間？

難度：2

問題：創建一個規範化形式的iris的sepallength，其值的範圍在0和1之間，最小值為0，最大值為1。

輸入：

答案：

30.如何計算softmax值？

難度：3

問題：計算sepallength的softmax分數。

答案：

31.如何找到一個numpy數組的百分位的值？

難度：1

問題：找到iris的sepallength第5位和第95百分位的值。

答案：

32.如何在數組中的隨機位置插入一個值？

難度：2

問題：在iris_2d數據集的20個隨機位插入np.nan值

答案：

33.如何找到numpy數組中缺失值的位置？

難度：2

問題：在iris_2d的sepallength（第1列）中查找缺失值的數量和位置。

答案：

34.如何根據兩個或多個條件過濾一個numpy數組？

難度：3

問題：過濾具有petallength（第3列）> 1.5和sepallength（第1列）

答案：

35.如何從numpy數組中刪除包含缺失值的行？

難度：3：

問題：選擇沒有nan值的iris_2d數組的行。

答案：

36.如何找到numpy數組的兩列之間的相關性？

難度：2

問題：在iris_2d數組中查找SepalLength（第1列）和PetalLength（第3列）之間的關係。

答案：

37.如何查找給定數組是否有空值？

難度：2

問題：找出數組iris_2d是否有缺失的值。

答案：

38.如何在numpy數組中使用0替換所有缺失值？

難度：2

問題：在numpy數組中用0替換nan。

答案：

39.如何查找numpy數組中的唯一值的數量？

難度：2

問題：找出iris的species中的唯一值及其數量。

答案：

40.如何將數值轉換為分類（文本）數組？

難度：2

問題：將iris_2d的花瓣長度（第3列）組成一個文本數組，如果花瓣長度為：

3-5則為"中"

"> = 5則為"大"

答案：

41.如何從numpy數組的現有列創建一個新的列？

難度：2

問題：在iris_2d中為volume創建一個新列，其中volume是（pi x petallength x sepal_length ^ 2）/ 3。

答案：

42.如何在numpy中進行概率抽樣？

難度：3

問題：隨機抽樣iris的species，使setose是versicolor和virginica的數量的兩倍。

答案：

方法2是首選，因為它創建了一個可用於採樣二維表格數據的索引變數。

43.用另一個數組分組時，如何獲得數組中第二大的元素值？

難度：2

問題：第二長的物種的最大價值是什麼？

答案：

44.如何按列排序二維數組？

難度：2

問題：根據sepallength列對iris數據集進行排序。

答案：

45.如何在numpy數組中找到最頻繁出現的值？

難度：1

問題：找到iris數據集中最常見的花瓣長度值（第3列）。

輸入：

答案：

46.如何找到首次出現的值大於給定值的位置？

難度：2

問題：查找在iris數據集的第4列花瓣寬度中第一次出現值大於1.0的位置。

答案：

47.如何將所有大於給定值的值替換為給定的cutoff值？

難度：2

問題：從數組a中，替換大於30包括30且小於10到10的所有值。

輸入：

答案：

48.如何從numpy數組中獲取n個值的位置？

難度：2

問題：獲取給定數組a中前5個最大值的位置。

答案：

49.如何計算數組中所有可能值的行數？

難度：4

問題：計算有唯一值的行數。

輸入：

輸出：

輸出包含10列，表示1到10之間的數字。這些值是相應行中數字數量。

例如，單元（0,2）的值為2，這意味著數字3在第一行中恰好出現2次。

答案：

50.如何將多維數組轉換為平坦的一維數組？

難度：2

問題：將array_of_arrays轉換為平坦的線性一維數組。

輸入：

輸出：

答案：

51.如何為numpy中的數組生成獨熱編碼？

難度：4

問題：計算獨熱編碼。

輸入：

輸出：

答案：

52.如何創建按分類變數分組的行號？

難度：3

問題：創建由分類變數分組的行號。使用iris的species中的樣品作為輸入。

輸入：

輸出：

答案：

53.如何根據給定的分類變數創建分組ID？

難度：4

問題：根據給定的分類變數創建組ID。使用以下iris的species中樣品作為輸入。

輸入：

輸出：

答案：

54.如何使用numpy排列數組中的元素？

難度：2

問題：為給定的數字數組a排序。

輸入：

輸出：

答案：

55.如何使用numpy對多維數組中的元素進行排序？

難度：3

問題：創建一個與給定數字數組a相同形式的排列數組。

輸入：

輸出：

答案：

56.如何找到numpy二維數組每一行中的最大值？

難度：2

問題：計算給定數組中每一行的最大值。

答案：

57.如何計算numpy二維數組每行中的最小值？

難度：3

問題：針對給定的二維numpy數組計算每行的min-max。

答案：

58.如何在numpy數組中找到重複的記錄？

難度：3

問題：在給定的numpy數組中找到重複的條目（從第2個起），並將它們標記為True。第一次出現應該是False。

輸出：

答案：

59.如何找到numpy中的分組平均值？

難度：3

問題：查找由二維numpy數組中的分類列分組的數值列的平均值

輸入：

輸出：

答案：

60.如何將PIL圖像轉換為numpy數組？

難度：3

問題：從以下URL中導入圖像並將其轉換為numpy數組。

URL="https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/Denali_Mt_McKinley.jpg"

答案：

61.如何從一個numpy數組中刪除所有缺失的值？

難度：2

問題：從一維numpy數組中刪除所有nan值

輸入：

輸出：

答案：

62.如何計算兩個數組之間的歐氏距離？

難度：3

問題：計算兩個數組a和b之間的歐式距離。

輸入：

答案：

63.如何在一維數組中找到所有局部最大值（或峰值）？

難度：4

問題：在一維numpy數組a中查找所有峰值。峰值是兩側較小值包圍的點。

輸入：

輸出：

其中，2和5是峰值7和6的位置。

答案：

64.如何從二維數組中減去一維數組，其中一維數組的每個元素都從相應的行中減去？

難度：2

問題：從二維數組a_2d中減去一維數組b_1d，使得每個b_1d項從a_2d的相應行中減去。

輸出：

答案：

65.如何找到數組中第n個重複項的索引

難度：2

問題：找出x中第1個重複5次的索引。

答案：

66.如何將numpy的datetime64對象轉換為datetime的datetime對象？

難度：2

問題：將numpy的datetime64對象轉換為datetime的datetime對象。

答案：

67.如何計算numpy數組的移動平均值？

難度：3

問題：計算給定一維數組窗口大小為3的移動平均值。

輸入：

答案：

68.如何只給出起點，長度和步長來創建一個numpy數組序列？

難度：2

問題：創建一個長度為10的numpy數組，從5開始，在連續數字之間有一個3的步長。

答案：

69.如何填寫不規則的numpy日期系列中的缺失日期？

難度：3

問題：給定一個不連續的日期數組。通過填補缺失的日期，使其成為連續的日期序列。

輸入：

答案：

70.如何在給定一個一維數組中創建步長？

難度：4

問題：從給定的一維數組arr，使用步長生成一個二維數組，窗口長度為4，步長為2，如[[0,1,2,3]，[2,3,4,5]，[4,5,6,7]..]

輸入：

輸出：

答案：

原文地址：

https://www.machinelearningplus.com/101-numpy-exercises-python/

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