03丨Python基础语法：开始你的Python之旅
注释在 python 中使用 #，如果注释中有中文，一般会在代码前添加 # -- coding: utf-8 -。
针对 module，实际上是引用一个.py 文件。而针对 package，可以采用 from … import …的方式，这里实际上是从一个目录中引用模块，这时目录结构中必须带有一个 init.py 文件。
可以充分利用一个刷题进阶的网址： http://acm.zju.edu.cn/onlinejudge/showProblem.do?problemId=1 ，这是浙江大学 ACM 的 OnlineJudge。
在日常工作中，我们解决的问题都不属于高难度的问题，大部分人做的都是开发工作而非科研项目。所以我们要提升的主要是熟练度，而通往熟练度的唯一路径就是练习、练习、再练习！
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04丨Python科学计算：用NumPy快速处理数据
在 NumPy 里有两个重要的对象：ndarray（N-dimensional array object）解决了多维数组问题，而 ufunc（universal function object）则是解决对数组进行处理的函数。
1. 为什么使用NumPy
使用 NumPy 让你的 Python 科学计算更高效。Python 本身的列表 list 需要存储指针和对象且元素在系统内存中是分散存储的，而 NumPy 数组存储在一个均匀连续的内存块中。另外在内存访问模式中，缓存会直接把字节块从 RAM 加载到 CPU 寄存器中。
另：提升内存和提高计算资源的利用率。一个重要的规则就是：避免采用隐式拷贝，而是采用就地操作的方式。举个例子，如果我想让一个数值 x 是原来的两倍，可以直接写成 x=2，而不要写成 y=x2。
2. 定义数组：创建数组、结构数组
创建数组：
import numpy as np
a = np.array([1, 2, 3])
b = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
b[1,1]=10
print a.shape
print b.shape
print a.dtype
print b
结果:
(3,)
(3, 3)
int64
[[ 1 2 3]
[ 4 10 6]
[ 7 8 9]]
结构数组：首先在 NumPy 中是用 dtype 定义的结构类型，然后在定义数组的时候，用 array 中指定了结构数组的类型 dtype=persontype，这样你就可以自由地使用自定义的 persontype 了。
import numpy as np
persontype = np.dtype({
'names':['name', 'age', 'chinese', 'math', 'english'],
'formats':['S32','i', 'i', 'i', 'f']})
peoples = np.array([("ZhangFei",32,75,100, 90),("GuanYu",24,85,96,88.5),
("ZhaoYun",28,85,92,96.5),("HuangZhong",29,65,85,100)],
dtype=persontype)
ages = peoples[:]['age']
chineses = peoples[:]['chinese']
maths = peoples[:]['math']
englishs = peoples[:]['english']
print np.mean(ages)
print np.mean(chineses)
print np.mean(maths)
print np.mean(englishs)
- 连续数组的创建
x1 = np.arange(1,11,2)
x2 = np.linspace(1,9,5)
区别：arange() 类似内置函数 range()，通过指定初始值、终值、步长来创建等差数列的一维数组，默认是不包括终值的。linspace 是 linear space 的缩写，代表线性等分向量的含义。linspace() 通过指定初始值、终值、元素个数来创建等差数列的一维数组，默认是包括终值的。
3. 运算
- 算数运算
通过 NumPy 可以自由地创建等差数组，同时也可以进行加、减、乘、除、求 n 次方和取余数。
x1 = np.arange(1,11,2)
x2 = np.linspace(1,9,5)
print np.add(x1, x2)
print np.subtract(x1, x2)
print np.multiply(x1, x2)
print np.divide(x1, x2)
print np.power(x1, x2)
print np.remainder(x1, x2)
结果：
[ 2. 6. 10. 14. 18.]
[0. 0. 0. 0. 0.]
[ 1. 9. 25. 49. 81.]
[1. 1. 1. 1. 1.]
[1.00000000e+00 2.70000000e+01 3.12500000e+03 8.23543000e+05
3.87420489e+08]
[0. 0. 0. 0. 0.]
- 统计运算（函数）
计数组 / 矩阵中的最大值函数 amax()，最小值函数 amin()
import numpy as np
a = np.array([[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]])
print(np.amin(a))
print(np.amin(a,0))
print(np.amin(a,1))
print(np.amax(a))
print(np.amax(a,0))
print(np.amax(a,1))
统计最大值与最小值之差 ptp()
统计数组的百分位数 percentile()
统计数组中的中位数 median()、平均数 mean()
统计数组中的加权平均值 average()
a = np.array([1,2,3,4])
wts = np.array([1,2,3,4])
print np.average(a)
print np.average(a,weights=wts)
2.5
3.0
统计数组中的标准差 std()、方差 var()
4. 排序
排序算法在 NumPy 中实现起来其实非常简单，一条语句就可以搞定。这里你可以使用 sort 函数，sort(a, axis=-1, kind=‘quicksort’, order=None)，默认情况下使用的是快速排序；在 kind 里，可以指定 quicksort、mergesort、heapsort 分别表示快速排序、合并排序、堆排序。同样 axis 默认是 -1，即沿着数组的最后一个轴进行排序，也可以取不同的 axis 轴，或者 axis=None 代表采用扁平化的方式作为一个向量进行排序。另外 order 字段，对于结构化的数组可以指定按照某个字段进行排序。
a = np.array([[4,3,2],[2,4,1]])
print np.sort(a)
print np.sort(a, axis=None)
print np.sort(a, axis=0)
print np.sort(a, axis=1)
结果：
[[2 3 4]
[1 2 4]]
[1 2 2 3 4 4]
[[2 3 1]
[4 4 2]]
[[2 3 4]
[1 2 4]]
排序还是没有搞懂，尤其是axis的概念
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