如何在 Python 中建立向量或矩陣？

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在本文中，我們將向您展示如何在 Python 中建立向量或矩陣。

NumPy 是一個 Python 庫，旨在高效地處理 Python 中的陣列。它速度快、易於學習且儲存效率高。在 NumPy 中，我們可以生成一個 n 維陣列。

什麼是向量？

在 Python 中，向量由分量構成，分量是普通的數字。向量可以被認為是數字列表，向量代數可以被認為是對列表中數字執行的操作。換句話說，向量是NumPy 的 1 維陣列。

我們使用np.array() 方法來建立向量。

語法

np.array(list)

引數

• 列表 - 一個一維列表，可以有一行 n 列或 n 行一列。

返回值 - 返回向量（numpy.ndarray）

從給定列表建立水平向量

在這種方法中，我們使用numpy.array() 函式從列表建立水平向量。

演算法（步驟）

以下是執行所需任務應遵循的演算法/步驟 -

• 使用 import 關鍵字匯入NumPy 模組，並使用別名。

• 建立一個變數來儲存水平的一維列表。

• 使用numpy.array() 函式（返回一個 ndarray。ndarray 是一個滿足給定要求的陣列物件）透過將給定的 list_1 作為引數傳遞給它來建立 vector_1，即向量作為行。

• 列印結果水平向量。

以下程式使用 NumPy array() 函式從列表建立水平向量並返回它 -

示例

# importing numpy module with an alias name
import numpy as np
 
# creating a Horizontal 1-Dimensional list 
list_1 = [ 15, 20, 25, 'Hello', 'TutorialsPoint']
 
# creating a vector(numpy array) of the horizontal list 
# This is the horizontal vector
vector_1 = np.array(list_1)
print('Given List =',list_1)

# printing the resultant horizontal vector
print("The resultant horizontal vector:")
print(vector_1)

輸出

執行上述程式將生成以下輸出 -

Given List = [15, 20, 25, 'Hello', 'TutorialsPoint']
The resultant horizontal vector:
['15' '20' '25' 'Hello' 'TutorialsPoint']

建立垂直向量

在這種方法中，我們使用 numpy.array() 函式建立垂直向量。

演算法（步驟）

以下是執行所需任務應遵循的演算法/步驟 -

• 使用 import 關鍵字匯入NumPy 模組，並使用別名。

• 將垂直列表作為引數傳遞給numpy.array() 函式（返回一個 ndarray。ndarray 是一個滿足給定要求的陣列物件），並將此垂直向量儲存在一個變數中。

• 列印結果垂直向量。

示例

以下程式使用 NumPy array() 函式建立垂直向量並返回它 -

# importing NumPy module with an alias name
import numpy as np

# Passing vertical list as an argument to array() function 
# creating a vertical vector(NumPy array) of the second list 
vector_2 = np.array([[5], [40], [20], ['Hello'], ['TutorialsPoint']])
 
# printing the resultant vertical vector
print("The resultant vertical vector:")
print(vector_2)

輸出

執行上述程式將生成以下輸出 -

The resultant vertical vector:
[['5']
 ['40']
 ['20']
 ['Hello']
 ['TutorialsPoint']]

使用 numpy.mat() 函式建立矩陣

在這種方法中，我們使用numpy.mat() 函式建立矩陣。

在 Python 中，mat() 方法用於將陣列轉換為矩陣。

引數

mat() 函式接受以下引數 -

• 資料 - 這是輸入資料或類似陣列的物件。

• 資料型別 - 表示輸出矩陣的資料型別。

返回值

mat() 方法將輸入解釋為矩陣並返回它。

演算法（步驟）

以下是執行所需任務應遵循的演算法/步驟 -

• 使用 import 關鍵字匯入NumPy 模組，並使用別名。

• 將巢狀列表（列表的列表）作為引數傳遞給numpy.mat() 函式（mat() 方法用於將陣列轉換為矩陣），並將此矩陣儲存在一個變數中。

• 列印結果矩陣。

示例

以下程式使用 Numpy mat() 函式建立矩陣並返回它 -

# importing numpy module with an alias name
import numpy as np

# Creating a matrix using numpy.mat() function
inputMatrix = np.mat([[1, 2, 3],
   [4, 5, 6],
   [7, 8, 9]])
print("The created matrix is:")
print(inputMatrix)

輸出

執行上述程式將生成以下輸出 -

The created matrix is:
[[1 2 3]
 [4 5 6]
 [7 8 9]]

使用 numpy.matrix() 函式建立矩陣

在這種方法中，我們使用numpy.matrix() 函式建立矩陣。

引數

numpy.matrix() 函式接受以下引數 -

• 資料 - 這是輸入資料或類似陣列的物件。

• 資料型別 - 表示輸出矩陣的資料型別。

返回值

資料的矩陣表示

演算法（步驟）

以下是執行所需任務應遵循的演算法/步驟 -

• 使用 import 關鍵字匯入NumPy 模組，並使用別名。

• 將巢狀列表（列表的列表）作為引數傳遞給numpy.matrix() 函式（從資料字串或類似陣列的物件中，此類返回一個矩陣。生成的矩陣是一個專門的二維陣列），並將此矩陣儲存在一個變數中。

• 列印結果矩陣。

示例

以下程式使用 Numpy matrix() 函式建立矩陣並返回它 -

# importing numpy module with an alias name
import numpy as np
 
# Creating a matrix using numpy.matrix() function
inputMatrix = np.matrix([[5, 3, 9, 11],
   [4, 5, 6, 23],
   [7, 8, 9, 84]])
 
print("The created matrix is:")
print(inputMatrix)

輸出

執行上述程式將生成以下輸出 -

The created matrix is:
[[ 5  3  9 11]
 [ 4  5  6 23]
 [ 7  8  9 84]]

結論

在本教程中，我們學習了在 Python 中生成矩陣的兩種不同方法，以及如何建立垂直和水平向量。