numpy主要特点

Python011

numpy主要特点,第1张

二、Numpy介绍

一个强大的N维数组对象

支持大量的数据运算

集成C / C++和Fortran代码的工具

众多机器学习框架的基础库(Scipy/Pandas/scikit-learn/Tensorflow)

三、Numpy的特点

为什么Numpy会快?

我们都知道Python作为一个动态语言一大特点就是慢,语言本身的特点我们可以抛开不说,并且CPython还带有GIL锁,发挥不了多核的优势,但是我们前面学过那么多也没怎么体会到速度慢呢???那是因为前面的django、flask或者scrapy这些框架,其实都是一些基于网络的操作(主要是IO操作)。这里给大家思考题了,为什么网络操作其实并不怎么会受到GIL的影响?快快快思考,如果不知道,我在这里给一张图,就不过多解释了,注意大小顺序按照开销排序

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但是,如果是我们机器学习怎么办,充满大量的计算。没有解决这个问题,会消耗大量的时间运算,如果还是使用原来的Python函数或者工具,那么估计在机器学习领域就没有Python什么事情了!但是有的Numpy就好多了,接下来我们了解了解Numpy到底好在哪?

1、Numpy的数组内存块风格

在numpy当中一个核心就是ndarray(这个稍后会详细介绍),那么这个称之为数组的东西到底跟原本的python列表有什么不同呢,请看一张图:

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从图中我们看出来numpy其实在存储数据的时候,数据与数据的地址都是连续的,这样就给我们操作带来了好处,处理速度快。在计算机内存里是存储在一个连续空间上的,而对于这个连续空间,我们如果创建 Array 的方式不同,在这个连续空间上的排列顺序也有不同。

创建array的默认方式是 “C-type” 以 row 为主在内存中排列

如果是 “Fortran” 的方式创建的,就是以 column 为主在内存中排列

如下图:

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2、Numpy的并行化运算

那么numpy的第二个特点就是,支持并行化运算,也叫向量化运算。当然向量是数学当中的概念,我们不过多解释,只需要知道他的优势即可。

numpy的许多函数不仅是用C实现了,还使用了BLAS(一般Windows下link到MKL的,下link到OpenBLAS)。基本上那些BLAS实现在每种操作上都进行了高度优化,例如使用AVX向量指令集,甚至能比你自己用C实现快上许多,更不要说和用Python实现的比。

也就是说numpy底层使用BLAS做向量,矩阵运算。比如我们刚才提到的房子面积到价格的运算,很容易使用multi-threading或者vectorization来加速。

python的五大特点:1、简单易学python是一种代表简单主义思想的语言,阅读一个良好的python程序就感觉像是在读英语段落一样,尽管这个英语段的语法要求非常严格。python最大的优点之一是具有伪代码的本质,它使我们在开发python程序时,专注的是解决问题,而不是搞明白语言本身。2、面向对象python既支持面向过程编程,也支持面向对象编程。在面向过程的语言中,程序是由过程或仅仅是可重用代码的函数构建起来的。在面向对象的语言中,程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。与其他主要的语言如C++和Java相比,python以一种非常强大又简单的方式实现面向对象编程。3、可移植性由于python的开源本质,它已经被移植在许多平台上。如果小心地避免使用依赖于系统的特性,那么所有python程序无需修改就可以在下述任何平台上运行,如:Linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、 Solaris、OS/2、Amiga、AROS、QNX、VMS、Windows CE,甚至还有PocketPC、Symbian以及Google基于Linux开发的android平台。4、解释性一个用编译性语言如C或C++写的程序可以从源文件转换到一个计算机使用的语言。这个过程通过编译器和不同的标记、选项完成。当运行程序的时候,连接转载器软件把程序从硬盘复制到内存中并且运行。而python语言写的程序不需要编译成二进制代码,可以直接从源代码运行程序。在计算机内部,python解释器把源代码转换成称为字节码的中间形式,然后再把它翻译成计算机使用的机器语言并运行。事实上,由于不再担心如何编译程序,如何确保连接转载正确的库等,这一切使得使用python变得更为简单。5、开源python是FLOSS之一。简单地说,你可以自由地发布这个软件的拷贝,阅读它的源代码,对它做改动,把它的一部分用于新的自由软件中。FLOSS是基于一个团体分享知识的概念,这是为什么python如此优秀的原因之一它是由一群希望看到一个更加优秀的python的人创造并经常改进这的。