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NumPy通用函数

在NumPy中,提供了诸如“sin”、“cos”、“exp”等常见的数学函数,这些函数叫做通用函数(ufunc)。通用函数(ufunc)是一种针对ndarray中的数据执行元素级运算的函数,函数返回的是一个新的数组。通常情况下,我们将ufunc中接收一个数组参数的函数称为一元通用函数,而接受两个数组参数的则称为二元通用函数。表1和表2列举了一些常见的一元和二元通用函数。

表1 常见一元通用函数

函数 描述
abs、fabs 计算整数、浮点数或复数的绝对值
sqrt 计算各元素的平方根
square 计算各元素的平方
exp 计算各元素的指数ex
log、log10、log2、log1p 分别为自然对数(底数为e),底数为10的log,底数为2的log,log(1+x)
sign 计算各元素的正负号:1(正数)、0(零)、-1(负数)
ceil 计算各元素的ceilling值,即大于或者等于该值的最小整数
floor 计算各元素的floor值,即小于等于该值的最大整数
rint 将各元素四舍五入到最接近的整数
modf 将数组的小数和整数部分以两个独立数组的形式返回
isnan 返回一个表示“哪些值是NaN”的布尔型数组
isfinite、isinf 分别返回表示“哪些元素是有穷的”或“哪些元素是无穷”的布尔型数组
sin、sinh、cos、cosh、tan、tanh 普通型和双曲型三角函数
arcos、arccosh、arcsin 反三角函数

表2 常见二元通用函数

函数 描述
add 将数组中对应的元素相加
subtract 从第一个数组中减去第二个数组中的元素
multiply 数组元素相乘
divide,floor_divide 除法或向下整除法(舍去余数)
maximum、fmax 元素级的最大值计算
minimum、fmin 元素级的最小值计算
mod 元素级的求模计算
copysign 将第二个数组中的值的符号赋值给第一个数组中的值
greater、greater_equal、less、less_equal、equal、not_equal、 logical_and、logical_or、logical_xor 执行元素级的比较运算,最终产生布尔型数组,相当于运算符>、≥、<、≤、==、!=

接下来,通过一些示例代码来演示上述部分函数的用法。有关一元通用函数的示例代码如下。

In [88]: arr = np.array([4, 9, 16])
# 计算数组元素的平方根
In [89]: np.sqrt(arr)
Out[89]: array([2., 3., 4.])
# 计算数组元素的绝对值
In [90]: np.abs(arr)
Out[90]: array([ 4, 9, 16])
# 计算数组元素的平方
In [91]: np.square(arr)
Out[91]: array([ 16, 81, 256])

有关二元通用函数的示例代码如下。

In [92]: x = np.array([12, 9, 13, 15])
In [93]: y = np.array([11, 10, 4, 8])
# 计算两个数组的和
In [94]: np.add(x, y)
Out[94]: array([23, 19, 17, 23])
# 计算两个数组的乘积
In [95]: np.multiply(x, y)
Out[95]: array([132, 90, 52, 120])
# 两个数组元素级最大值的比较
In [96]: np.maximum(x, y)
Out[96]: array([12, 10, 13, 15])
# 执行元素级的比较操作
In [97]: np.greater(x, y)
Out[97]: array([ True, False, True, True])
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