Python数据科学计算库的安装和numpy简单

前言

如何使用Python进行科学计算和数据分析，这里我们就要用到Python的科学计算库，今天来分享一下如何安装Python的数据科学计算库。

数据科学计算库

Python中的数据科学计算库有Numpy、Scipy、pandas、matplotlib（前面我分享了一篇matplotlib的简单应用，历史文章里面就有）。

Numpy是一个基础性的Python库，为我们提供了常用的数值数组和函数。

Scipy是Python的科学计算库，对Numpy的功能进行了扩充，同时也有部分功能是重合的。Numpy和Scipy曾经共享过基础代码。

pandas是一个流行的开源Python项目，它的名称取panel data（面板数据，一个计量经济学的术语）和Python data analysis（Python数据分析）的意思。

matplotlib是一个基于Numpy的绘图库。

库的安装

安装这些库之前要先安装Python，默认已全部安装，（Windows直接下载安装，Linux自带2.7版本，可以自行安装3.6版本）。

为了节约时间在更重要的知识上，这里只介绍最简单的安装方式，即包管理工具安装Python库。

不管是Windows和Linux下，都可以在命令行下直接使用下面的命令来安装相关的库，前提是已经安装了pip包（pip包管理工具的相关安装可以看原文这里有链接）：

pip install numpy scipy pandas matplotlib 或（easy_install是Python自带的） easy_install numpy scipy pandas matplotlib #Linux下安装pip包 sudo apt-get install python-pip

说明：Linux下如果涉及权限问题则需要开头添加sudo。安装示例如下所示：

Numpy数组简单示例

我们已经安装好了numpy，然后就可以来个简单的小测试了。与传统的Python列表相比，进行数值运算时，numpy数组的效率要高的多。

完成相同的运算时，numpy代码和Python传统代码相比用到的显式循环语句明显要少，因为numpy是基于向量化的运算。

假设要对向量a和b进行求和，这里的向量指的是一个“一维数组”，a存放的是整数0到n-1的2次幂，如果n等于3，则a存的是0、1、4，向量b存的是整数0到n的3次幂，下面来看一下普通Python代码和numpy来计算的差别：

先看代码：

#filename:vectorsSum.py
import sys
from datetime import datetime
import numpy as np

#numpy方法
def numpySum(n):
    a = np.arange(n, dtype = 'int64')**2
    #3次幂太大会溢出，注意(后面细说)
    b = np.arange(n, dtype = 'int64')**3
    c = a + b    
    return c
#普通方法
def pythonSum(n):
    #range() 返回的是“range object”，而不是实际的list 值,所以这里要加上list
    a = list(range(n))
    b = list(range(n))
    c = []    
    for i in range(len(a)):
        a[i] = i ** 2
        b[i] = i ** 3
        c.append(a[i] + b[i])    
    return c
size = int(sys.argv[1])

start = datetime.now()
c = pythonSum(size)
delta = datetime.now() - start
print ("最后两个元素的和：", c[-2:])
print ("pythonSum花费的时间（微秒）", delta.microseconds)

start = datetime.now()
c = numpySum(size)
delta = datetime.now() - start
print ("最后两个元素的和：", c[-2:])
print ("numpySum花费的时间（微秒）", delta.microseconds)

#下面测试一下对与1000个，2000个，3000个向量元素，运行结果如下图所示。

看一下运行结果：

上面的结果看到，numpy的计算效率比普通的方法要快不少，所以开始学习吧。后面分享更多，欢迎关注。

小结

今天学习一下Python中的几个科学计算库的安装以及使用numpy进行简单的求和计算。希望通过上面的操作能帮助大家。如果你有什么好的意见，建议，或者有不同的看法，我都希望你留言和我们进行交流、讨论。