Python numpy1 導入編(インストールから簡単な配列計算)

nupmyとは、Pythonで効率的に数値計算を行うための拡張モジュールです。ベクトルや行列など型付きの多次元配列のサポートを可能にし、それらを操作するためのライブラリを提供しています。 多次元配列を基本的なデータ構造として操作するために、Pythonのリストは用いず、ndarrayという独自のデータ構造を使い効率を高めています。またベクトルやスカラといった通学的な概念を取り込んでいるので、理数系の研究者も容易に高度な数値計算を行うことができる強力なツールです。 まずは、初歩的なところからコツコツ学んでいきましょう。  

numpyのインストール

anacondaを使ってpythonをインストールされた方にはnumpyは入っていると思います。まずnumpyが入っているかを確認しましょう。 コマンドプロンプト(Macの場合はコンソール)に

と打ち込んでpythonのコンソールを起動します。pythonのコンソールで

と打ってみてエラーが出なければインストールされています。 No Module Named numpyの様なエラーが出る場合はnumpyがインストールされていないのでインストールしましょう。コマンドプロンプトに戻り、

でインストールできます。 また、Numpyのヴァージョンを確認するには

を入力してください。

といったヴァージョンが返ってきます。 ではさっそく配列を作りましょう。  

簡単な配列を作成する

一次元配列を作る

一次元配列を作ってみます。以下のコマンドを入力してください。

中身が1,2,3の配列を作りました。また、dtypeを指定することでnp.int32型の配列を作成することができます。

次に配列の型、この場合np.float32型に変更する場合は以下のように入力します。

以下のように表示されます。

多次元配列を作る

多次元配列を作ります。以下のコマンドを入力してください。

以下のように表示されます。

配列の形状(各次元のサイズ)を調べるためにはshapeを使用します。

以下のように表示されます。

次元数を調べるためにはndimを使用します。

以下のように表示されます。

サイズ(全要素数)を調べる場合はsizeを使用します。:

以下のように表示されます。

 

配列の計算

前述の通り、Numpyは配列同士の計算を非常に簡単に行うことができます。 例えば、二次元配列の計算は以下のとおり行うことができます。

配列をスカラー倍するとそれぞれの要素が定数倍され、以下の通りになります。

スカラーを足した場合は

各要素に3が足されます。

  次に配列同士を計算します。配列同士の和を求める場合は以下の通り入力します。

要素ごとに和が求められます。

  配列同士の積を求める場合は以下の通り入力します。

同じ位置の要素同士が計算され、その形の配列が返ります。

 

まとめ

いかがでしたか?コードを書く中で配列としてデータを取り扱うことがあればnumpyが断然効率がよいです。引き続き、覚えていただきたいテクニックを連載形式でお届けします。