Python的科学计算包 - Numpy

numpy(Numerical Python extensions)是一个第三方的Python包，用于科学计算。这个库的前身是1995年就开始开发的一个用于数组运算的库。经过了长时间的发展，基本上成了绝大部分Python科学计算的基础包，当然也包括所有提供Python接口的深度学习框架。

基本类型（array）

rray，也就是数组，是numpy中最基础的数据结构，最关键的属性是维度和元素类型，在numpy中，可以非常方便地创建各种不同类型的多维数组，并且执行一些基本基本操作。

import numpy as np

a = [1, 2, 3, 4]        #
b = np.array(a)             # array([1, 2, 3, 4])
type(b)                     # <type 'numpy.ndarray'>

b.shape                     # (4,)
b.argmax()                  # 3
b.max()                     # 4
b.mean()                    # 2.5

c = [[1, 2], [3, 4]]    # 二维列表
d = np.array(c)             # 二维numpy数组
d.shape                     # (2, 2)
d.size                      # 4
d.max(axis=0)               # array([3, 4])
d.max(axis=1)               # array([2, 4])
d.mean(axis=0)              # array([ 2.,  3.])
d.flatten()                 # 展开一个numpy数组为1维数组，array([1, 2, 3, 4])
np.ravel(c)               # 展开一个可以解析的结构为1维数组，array([1, 2, 3, 4])

# 3x3的浮点型2维数组，并且初始化所有元素值为1
e = np.ones((3, 3), dtype=np.float)

# 创建一个一维数组，元素值是把3重复4次，array([3, 3, 3, 3])
f = np.repeat(3, 4)

# 2x2x3的无符号8位整型3维数组，并且初始化所有元素值为0
g = np.zeros((2, 2, 3), dtype=np.uint8)
g.shape                    # (2, 2, 3)
h = g.astype(np.float)  # 用另一种类型表示

l = np.arange(10)       # 类似range，array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
m = np.linspace(0, 6, 5)# 等差数列，0到6之间5个取值，array([ 0., 1.5, 3., 4.5, 6.])

p = np.array(
    [[1, 2, 3, 4],
     [5, 6, 7, 8]]
)

np.save('p.npy', p)     # 保存到文件
q = np.load('p.npy')    # 从文件读取

注意到在导入numpy的时候，我们将np作为numpy的别名。这是一种习惯性的用法。
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axis的理解：
如果将三维数组的每一个二维看做一个平面（plane，X[0, :, :], X[1, :, :], X[2, :, :]），三维数组即是这些二维平面层叠（stacked）出来的结果。则（axis=0）表示全部平面上的对应位置，（axis=1），每一个平面的每一列，（axis=2），每一个平面的每一行。
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Python的可视化包 – Matplotlib

Matplotlib是Python中最常用的可视化工具之一，可以非常方便地创建海量类型地2D图表和一些基本的3D图表。Matplotlib最早是为了可视化癫痫病人的脑皮层电图相关的信号而研发，因为在函数的设计上参考了MATLAB，所以叫做Matplotlib。Matplotlib首次发表于2007年，在开源和社区的推动下，现在在基于Python的各个科学计算领域都得到了广泛应用。Matplotlib的原作者John D. Hunter博士是一名神经生物学家，2012年不幸因癌症去世，感谢他创建了这样一个伟大的库。

Matplotlib中最基础的模块是pyplot。

Matplotlib中也能支持一些基础的3D图表，比如曲面图，散点图和柱状图。这些3D图表需要使用mpl_toolkits模块。