numpy 함수

NumPy에서 배열 생성을 위한 주요 함수들은 다음과 같다.

함수 이름	설명
array()	입력 데이터(리스트, 튜플, 배열, 순차형 데이터 등)를 이용하여 배열을 생성한다. 생성시 적절한 데이터의 타입을 추정한다. 예시) arr = np.array([1, 2, 3])
arange()	내장 range와 유사하지만 리스트 대신 ndarray를 반환한다. arr = np.arange(10) # 0부터 9까지의 정수 10개를 생성한다. np.arange(9).reshape((3, 3)) # 3행 3열의 numpy.ndarray를 반환한다.(0부터 시작) # 1.0부터 4.5까지 0.5씩 증가시키기 x = np.arange( 1.0, 4.1, 0.5 )
ones()	주어진 dtype과 주어진 모양을 가지는 배열을 생성하고, 값을 모두 1로 초기화 시킨다.
zeros((행수, 열수))	요소의 모든 내용이 0인 배열을 생성해준다. 예시) zeros((2,2)) : 요소의 값이 모두 0인 2 * 2의 배열을 생성한다.
empty()	배열을 생성하되, ones나 zeros처럼 값을 초기화 하지는 않는다.

NumPy가 지원하는 자료형 목록은 다음과 같다.

종류	Type Code	설명
int8, unit8	i1, u1	부호가 있는 8비트 정수형과 부호가 없는 8비트 정수형
int16, unit16	i2, u2	부호가 있는 16비트 정수형과 부호가 없는 16비트 정수형
int32, unit32	i4, u4	부호가 있는 32비트 정수형과 부호가 없는 32비트 정수형
int64, unit64	i8, u8	부호가 있는 64비트 정수형과 부호가 없는 64비트 정수형
float16	f2	반정밀도 부동 소수점
float32	f4 또는 f	단정밀도 부동 소수점, C 언어의 float와 호환
float64	f8 또는 d	배정밀도 부동 소수점, C 언어의 double와 호환, 파이썬의 float 객체와 호환

단항 유니버설 함수는 하나 이상의 스칼라 값을 받아서 스칼라 결과 값을 반환해주는 함수를 말한다.

함수	설명
abs, fabs	각 원소의 절대값(정수, 실수, 복소수)을 구한다. 복소수가 아닌 경우 빠른 연산을 위하여 fabs를 사용한다.
sqrt(배열)	각 원소의 제곱근을 계산한다. arr ** 0.5와 동일한 결과이다.
square	각 원소의 제곱을 계산한다. arr ** 2와 동일한 결과이다.
exp	각 원소에서 지수 e*x를 계산한다. print(np.exp(1)) #2.71828182846
log, log10, log2, log1p	각각 자연 로그, 로그 10, 로그 2, 로그(1+x)
sign	각 원소의 부호를 계산한다. 1(양수), 0(영), -1(음수)
ceil	각 원소의 소수 자리를 올린다.
floor	각 원소의 소수 자리를 버린다.
rint	각 원소의 소수 자리를 반올림한다.
modf	각 원소의 몫과 나머지를 각각의 배열로 반환한다.
isnan	각각의 원소가 숫자인지 아닌지를(NaN, Not A Number) 나타내는 Boolean 배열을 반환한다.
isfinite, isinf	배열의 각 원소가 유한한지(non-inf, non-Nan), 무한인지를 나타내는 Boolean 배열을 반환한다.
cos, cosh, sin, sinh, tan, tanh	일반 삼각 함수와 쌍곡 삼각 함수
arccos, arccosh, arcsin, arcsinh, arctan, arctanh	역 삼각 함수
logical_not	각 원소의 논리 부정(not) 값을 계산한다.

이항 유니버설 함수는 2개의 인자를 취해서 단일 배열을 반환해주는 함수를 말한다.

함수	설명
add(배열a, 배열b)	두 배열에서 같은 위치의 요소끼리 더한다.
subtract(배열a, 배열b)	첫 번째 배열의 요소에서 두 번째 배열의 원소를 뺀다.
multiply(배열a, 배열b)	배열의 요소끼리 곱한다.
divide(배열a, 배열b), floor_divide	첫 번째 배열의 요소에서 두 번째 배열의 원소를 나눈다.
power	첫 번째 배열의 요소에 두 번째 배열의 요소를 제곱한다.
maximum, fmax	두 원소 중에서 큰 값을 반환한다. fmax는 NaN을 무시한다.
minimum, fmin	두 원소 중에서 작은 값을 반환한다. fmin은 NaN을 무시한다.
mod	첫 번째 배열의 요소에 두 번째 배열의 원소를 나눈 나머지를 구한다.
copysign	첫 번째 배열의 요소의 기호를 두 번째 배열의 요소의 기호로 바꾼다.
greater, greater_equal, less, less_equal, euqal, not_equal	각각 두 원소 간의 >, >=, < , <=, ==, != 비교 연산 결과를 Boolean 배열로 반환한다.
logical-and, logical_or, logical_xor	각각 두 원소 간의 논리 연산 &, |, ^ 결과를 반환한다.

기본 배열 통계 메소드는 다음과 같은 항목들이 있다.

메소드	설명
sum	배열 전체 혹은 특정 축에 대한 모든 원소의 합을 계산한다. 크기가 0인 배열에 대한 연산 결과는 0이다.
mean	산술 평균을 구한다. 크기가 0인 배열에 대한 연산 결과는 NaN이다
std, var	각각 표준 편차와 분산을 구한다. 선택적으로 자유도를 줄 수 있으면 분모의 기본 값은 n이다.
min, max	최소 값, 최대 값
argmin, argmax	최소 원소의 색인 값, 최대 원소의 색인 값
cumsum	누산 메소드라고 하는데, 각 원소의 누적 합을 구해준다.(cumulative sum)
cumprod	각 원소의 누적 곱

자주 쓰는 선형 대수 함수는 다음과 같은 항목들이 있다.

함수	설명
numpy.diag	정사각 행렬의 대가/비대각 원소를 1차원 배열로 반환하거나 1차원 배열을 대각선 원소로 하고, 나머지는 0으로 채운 단위 행렬을 반환한다.
numpy.dot()	행렬과 행력 및 행렬과 벡터 간의 곱셈을 연산한다.
numpy.trace	행렬의 대각원 원소의 합을 계산한다.
numpy.linalg.det	행렬식을 게산한다.
numpy.linalg.eig	정사각 행렬의 고유 값과 고유 벡터를 계산한다.
numpy.linalg.inv	정사각 행렬의 역행렬을 계산한다.
numpy.linalg.pinv	행렬의 무어=펜로즈 유사역원 역행렬을 계산한다.
numpy.linalg.qr	QR 분해를 계산한다.
numpy.linalg.svd	특이값 분해(SVD)를 계산한다.
numpy.linalg.solve	A가 정사각 행렬일 때 Ax = b를 만족하는 x를 구한다.
numpy.linalg.lstsq	y = xb를 만족하는 최소 제곱해를 구한다.

다음은 numpy.random 함수에 포함되어 있는 일부분이다.

함수	설명
seed()	난수 발생기의 시드를 지정한다. 예시) np.random.seed(1000)
permutation	순서를 임의로 바꾸거나 임의의 순열을 반환한다.
shuffle	리스트나 배열의 순서를 뒤섞는다.
rand	균등 분포에서 표본을 추출한다.
randint	주어진 최소/치대 범위 안에서 임의의 난수를 추출한다.
randn()	표준 편차가 1이고 평균 값이 0인 정규 분포(matlab과 같은 방식)에서 표본을 추출한다. 예시 : arr = np.random.randn( 10 )
binomial	이항 분포에서 표본을 추출한다.
normal	정규 분포(가우시안)에서 표본을 추출한다.
beta	베타 분포에서 표본을 추출한다.
chisquare	카이 제곱 분포에서 표본을 추출한다.
gamma	감마 분포에서 표본을 추출한다.
uniform	균등(0, 1) 분포에서 표본을 추출한다.
standard_normal()	정규 분포 샘플 데이터를 생성한다. 예시) y = np.random.standard_normal( 20 )

numpy에서 제공하는 집합 함수는 다음과 같다.

함수	설명
unique(x)	배열 x에서 중복된 원소를 제거한 후 정렬하여 반환한다.
intersect1d(x, y)	배열 x와 y에 공통적으로 존재하는 원소를 정렬하여 반환한다.
union1d(x, y)	두 배열의 합집합을 반환한다.
in1d(x, y)	x의 원소 중 y의 원소를 포함하는 지를 나타내는 불리언 배열을 반환한다.
setdiff1d(x, y)	x와 y의 차집합을 반환한다.
setxor1d(x, y)	한 배열에는 포함되지만, 두 배열 모두에는 포함되지 않는 원소들의 집합인 대칭 차집합을 반환한다.