它们各自的优点和缺点是什么?
据我所知,如果需要的话,任何一种都可以作为另一种的替代品,所以我是应该同时使用两种呢,还是应该坚持使用其中一种呢?
程序的风格会影响我的选择吗?我正在使用numpy做一些机器学习,所以确实有很多矩阵,但也有很多向量(数组)。
它们各自的优点和缺点是什么?
据我所知,如果需要的话,任何一种都可以作为另一种的替代品,所以我是应该同时使用两种呢,还是应该坚持使用其中一种呢?
程序的风格会影响我的选择吗?我正在使用numpy做一些机器学习,所以确实有很多矩阵,但也有很多向量(数组)。
当前回答
使用矩阵的一个优点是通过文本而不是嵌套的方括号更容易实例化。
你可以用矩阵来做
np.matrix("1, 1+1j, 0; 0, 1j, 0; 0, 0, 1")
并直接获得所需的输出:
matrix([[1.+0.j, 1.+1.j, 0.+0.j],
[0.+0.j, 0.+1.j, 0.+0.j],
[0.+0.j, 0.+0.j, 1.+0.j]])
如果你使用数组,这是行不通的:
np.array("1, 1+1j, 0; 0, 1j, 0; 0, 0, 1")
输出:
array('1, 1+1j, 0; 0, 1j, 0; 0, 0, 1', dtype='<U29')
其他回答
使用矩阵的一个优点是通过文本而不是嵌套的方括号更容易实例化。
你可以用矩阵来做
np.matrix("1, 1+1j, 0; 0, 1j, 0; 0, 0, 1")
并直接获得所需的输出:
matrix([[1.+0.j, 1.+1.j, 0.+0.j],
[0.+0.j, 0.+1.j, 0.+0.j],
[0.+0.j, 0.+0.j, 1.+0.j]])
如果你使用数组,这是行不通的:
np.array("1, 1+1j, 0; 0, 1j, 0; 0, 0, 1")
输出:
array('1, 1+1j, 0; 0, 1j, 0; 0, 0, 1', dtype='<U29')
Numpy数组的矩阵运算:
我愿意不断更新这个答案 关于numpy数组的矩阵运算,如果一些用户有兴趣寻找关于矩阵和numpy的信息。
作为公认的答案,numpy-ref.pdf说:
类numpy。矩阵将在未来被删除。
现在需要做矩阵代数运算 使用Numpy数组。
a = np.array([[1,3],[-2,4]])
b = np.array([[3,-2],[5,6]])
矩阵乘法(中缀矩阵乘法)
a@b
array([[18, 16],
[14, 28]])
置:
ab = a@b
ab.T
array([[18, 14],
[16, 28]])
矩阵的逆:
np.linalg.inv(ab)
array([[ 0.1 , -0.05714286],
[-0.05 , 0.06428571]])
ab_i=np.linalg.inv(ab)
ab@ab_i # proof of inverse
array([[1., 0.],
[0., 1.]]) # identity matrix
矩阵的行列式。
np.linalg.det(ab)
279.9999999999999
求解线性方程组:
1. x + y = 3,
x + 2y = -8
b = np.array([3,-8])
a = np.array([[1,1], [1,2]])
x = np.linalg.solve(a,b)
x
array([ 14., -11.])
# Solution x=14, y=-11
特征值和特征向量:
a = np.array([[10,-18], [6,-11]])
np.linalg.eig(a)
(array([ 1., -2.]), array([[0.89442719, 0.83205029],
[0.4472136 , 0.5547002 ]])
根据官方文件,不再建议使用矩阵类,因为它将在未来被删除。
https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.matrix.html
正如其他答案已经声明的那样,您可以使用NumPy数组实现所有操作。
正如其他人所提到的,也许矩阵的主要优点是它为矩阵乘法提供了一个方便的符号。
然而,在Python 3.5中,最终有一个专用的中缀运算符用于矩阵乘法:@。
在最近的NumPy版本中,它可以与ndarray一起使用:
A = numpy.ones((1, 3))
B = numpy.ones((3, 3))
A @ B
所以现在,当你有疑问的时候,你应该坚持使用ndarray。
Scipy.org建议使用数组:
*'array' or 'matrix'? Which should I use? - Short answer Use arrays. They support multidimensional array algebra that is supported in MATLAB They are the standard vector/matrix/tensor type of NumPy. Many NumPy functions return arrays, not matrices. There is a clear distinction between element-wise operations and linear algebra operations. You can have standard vectors or row/column vectors if you like. Until Python 3.5 the only disadvantage of using the array type was that you had to use dot instead of * to multiply (reduce) two tensors (scalar product, matrix vector multiplication etc.). Since Python 3.5 you can use the matrix multiplication @ operator. Given the above, we intend to deprecate matrix eventually.