cs231n spring 2017 Python/Numpy基础

　　本文使根据CS231n的讲义整理而成（http://cs231n.github.io/python-numpy-tutorial/），以下内容基于Python3。

1. 基本数据类型：可以用 print(type(x)) 查看类型

　　1）整数、浮点数：

　　　　幂：x**y等价于pow(x, y)；

　　　　不支持 x++、x--，支持 x+=1；

　　　　/是浮点除法，//是整除，3//2 = 1；

　　　　%取余；

　　2）布尔：

　　　　与（and，&）、或（or，|）、非（not），不要使用&&、||之类的。

　　3）字符串：

　　　　单引号 'abc' ，双引号 "abc"，都可以；

　　　　字符串长度 len(a)；

　　　　可以用 + 把多个字符串串联起来；

　　　　可以格式化的赋值，例如 a = '%s %s %d' % (x, y, 3）;

　　　　字符串有很多内置的小函数可以调用，例如 s.capitalize()，s.upper()，s.replace('a', 'A') 等等。

2. 容器

　　1）列表 List：

　　　　赋值：x = [1, 2, ‘a’]，跟一维数组很像，都是用方括号，但大小可以扩展，而且元素可以是任意类型。

　　　　取出元素 x[0] = 1，x[-1] = 'a'，序号也是用方括号，从0开始，-1是倒数第一个。

　　　　末尾添加：x.append('b')，这时候x = [1, 2, 'a', 'b']；

　　　　取末尾值：y = x.pop()，这时候y = ‘b’, x = [1, 2, ‘a’]；

　　　　可以像matlab一样取子集，y = x[1:2]，这时候y = [2, 'a']；

　　　　可以用for循环遍历，enumerate可以取出元素的序列：

animals = ['cat', 'dog', 'monkey']
for animal in animals:
    print(animal)
# Prints "cat", "dog", "monkey", each on its own line.
 
animals = ['cat', 'dog', 'monkey']
for idx, animal in enumerate(animals):
    print('#%d: %s' % (idx + 1, animal))
# Prints "#1: cat", "#2: dog", "#3: monkey", each on its own line

　　　　list comprehension的用法：

nums = [0, 1, 2, 3, 4]
squares = [x ** 2 for x in nums]
print(squares)   # Prints [0, 1, 4, 9, 16]
 
nums = [0, 1, 2, 3, 4]
even_squares = [x ** 2 for x in nums if x % 2 == 0]
print(even_squares)  # Prints "[0, 4, 16]"

　　2）字典，Dictionary：

　　　　赋值用大括号，一个key冒号一个value，d = {'cat': 'cute', 'dog': 'furry'}；

　　　　直接赋值就能增加元素，d['fish'] = 'wet'，这时候 d = {'cat': 'cute', 'dog': 'furry', 'fish': 'wet'}；

　　　　取值 a = d['fish']，这时候a = 'wet'；

　　　　取值的时候可以设定默认值，d.get('monkey', 'N/A')，如果没有'moneky'词条就会输出'N/A'

　　　　可以for循环遍历， item()可以把key和value都取出来：

d = {'person': 2, 'cat': 4, 'spider': 8}
for animal in d:
    legs = d[animal]
    print('A %s has %d legs' % (animal, legs))
# Prints "A person has 2 legs", "A cat has 4 legs", "A spider has 8 legs"
 
d = {'person': 2, 'cat': 4, 'spider': 8}
for animal, legs in d.items():
    print('A %s has %d legs' % (animal, legs))
# Prints "A person has 2 legs", "A cat has 4 legs", "A spider has 8 legs"

　　　　Dictionary comprehensions的用法：

nums = [0, 1, 2, 3, 4]
even_num_to_square = {x: x ** 2 for x in nums if x % 2 == 0}
print(even_num_to_square)  # Prints "{0: 0, 2: 4, 4: 16}"

　　3）集合，Set：

　　　　赋值用大括号，animals = {'cat', 'dog'}，也可以不同类型的元素 x = {'a', 3, 'b', 3.52}；

　　　　增加元素用add，删除元素用remove，animals.add('fish')，animals.remove('cat')，如果增加的元素已经有了就不操作，但如果想删除的元素集合里没有就会报错。

　　　　集合大小，len(animals)；

　　　　查看集合内是否有某个元素 print(x in animals)，有就是True，没有就是False；

　　　　也可以用for循环以及set comprehensions：

animals = {'cat', 'dog', 'fish'}
for idx, animal in enumerate(animals):
    print('#%d: %s' % (idx + 1, animal))
# Prints "#1: fish", "#2: dog", "#3: cat"
 
from math import sqrt
nums = {int(sqrt(x)) for x in range(30)}
print(nums)  # Prints "{0, 1, 2, 3, 4, 5}"

　　4）Tuple：和list很像，差别在于，tuple可以作为字典和集合的元素，而list不行。

　　　　赋值用小括号，d = (5, 6)；

　　　　取元素，d[0]。

3. 函数：注意缩进对齐，可以设置默认参数：

def hello(name, loud=False):
    if loud:
        print('HELLO, %s!' % name.upper())
    else:
        print('Hello, %s' % name)
 
hello('Bob') # Prints "Hello, Bob"
hello('Fred', loud=True)  # Prints "HELLO, FRED!"

4. 类

class Greeter(object):
 
    # Constructor
    def __init__(self, name):
        self.name = name  # Create an instance variable
 
    # Instance method
    def greet(self, loud=False):
        if loud:
            print('HELLO, %s!' % self.name.upper())
        else:
            print('Hello, %s' % self.name)
 
g = Greeter('Fred')  # Construct an instance of the Greeter class
g.greet()            # Call an instance method; prints "Hello, Fred"
g.greet(loud=True)   # Call an instance method; prints "HELLO, FRED!"

5. Numpy的Array：

　　　　和list一样也是用中括号：

import numpy as np
 
a = np.array([1, 2, 3])   # Create a rank 1 array
print(type(a))            # Prints "<class 'numpy.ndarray'>"
print(a.shape)            # Prints "(3,)"
print(a[0], a[1], a[2])   # Prints "1 2 3"
a[0] = 5                  # Change an element of the array
print(a)                  # Prints "[5, 2, 3]"
 
b = np.array([[1,2,3],[4,5,6]])    # Create a rank 2 array
print(b.shape)                     # Prints "(2, 3)"
print(b[0, 0], b[0, 1], b[1, 0])   # Prints "1 2 4"
 
a = np.zeros((2,2))   # Create an array of all zeros
print(a)              # Prints "[[ 0.  0.]
                      #          [ 0.  0.]]"
 
b = np.ones((1,2))    # Create an array of all ones
print(b)              # Prints "[[ 1.  1.]]"
 
c = np.full((2,2), 7)  # Create a constant array
print(c)               # Prints "[[ 7.  7.]
                       #          [ 7.  7.]]"
 
d = np.eye(2)         # Create a 2x2 identity matrix
print(d)              # Prints "[[ 1.  0.]
                      #          [ 0.  1.]]"
 
e = np.random.random((2,2))  # Create an array filled with random values
print(e)                     # Might print "[[ 0.91940167  0.08143941]
                             #               [ 0.68744134  0.87236687]]"

　　　　也可以取子集，x = y[1, :]，取出第一行的全部元素；

　　　　有一个技巧是对矩阵的每一行某个元素进行操作：

# Create a new array from which we will select elements
a = np.array([[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9], [10, 11, 12]])
 
# Create an array of indices
b = np.array([0, 2, 0, 1])
 
# Select one element from each row of a using the indices in b
print(a[np.arange(4), b])  # Prints "[ 1  6  7 11]"

　　　　可以对array的序号进行筛选：

a = np.array([[1,2], [3, 4], [5, 6]])
 
bool_idx = (a > 2)   # 对每个元素判断是否大于2.
print(bool_idx)      # Prints "[[False False]
                     #          [ True  True]
                     #          [ True  True]]"
 
# 可以序号为真的取出来
print(a[bool_idx])  # Prints "[3 4 5 6]"
 
# We can do all of the above in a single concise statement:
print(a[a > 2])     # Prints "[3 4 5 6]"