# 資研 4/26 社課講義 [**提問表單**](https://forms.gle/z4dPC1JPV6uA2q9w7) --- ## Numpy [**Numpy 官網**](https://numpy.org/) :::danger 中文翻譯都是參考用的，如果要查資料建議用英文去查！ ::: ```python= import numpy as np ``` ### 重塑 reshape 使用`arr.reshape(a, b, c...)`將原本的矩陣重新組合成指定大小的多維矩陣 >a, b, c ... 為各維度中指定個數 :::warning 注意矩陣內的元素**總數**需相同，否則會報錯 >使用 -1 可以讓電腦自行運算 ::: ```python= arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]) arr = arr.reshape(2, 4) print(arr) print(arr.shape) ``` ### 疊加 stacking 分別利用`np.vstack((arr1, arr2))`、`np.hstack((arr1, arr2))`將兩 <font color="#CE0000">**Tuple、List、ndarray**</font> 依 **鉛直軸vertical axis 、 水平軸horizontal axis** 疊加，並一律用ndarray回傳值 :::warning 若使用`np.vstack`，則兩陣列**列數**需相同 若使用`np.hstack`，則兩陣列**行數**需相同 **arr1和arr2在傳入時需事先包裝成一個Tuple** ::: ```python= # vstack 列數相同 arr1 = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]] arr2 = [[-1, 2], [3, 4]] np.vstack((arr1, arr2)) ``` ```python= # hstack 行數相同 arr1 = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]] arr2 = [[-1, 2, 4], [3, 4, 2], [6, 8, 9]] np.hstack((arr1, arr2)) ``` ### 轉置 transpose $A$ 轉置後的矩陣記做 $A^T$，在程式中利用`arr.T`回傳轉置後的陣列 ```python= arr = np.array([[2, 3, 10], [4, -1, 3]]) print(arr) print(arr.T) ``` ### 迭代函數 arange 利用`np.arange(a, b, c)`可以直接創造出一個符合迭代函數的List >a 是起點，b 是終點（不包含），c 是間隔 ```python= a = np.arange(10) print(a) ``` ### 線性間距向量 linspace 利用`np.linspace(a, b, c)`，在 a 和 b 之間取出平均的 c 個點 >範圍包含 a、b ```python= a = np.linspace(1, 7, 3) print(a) ``` ### 矩陣乘法 程式上利用`np.dot(arr1, arr2)`或是`arr1.dot(arr2)`回傳相乘過後的矩陣 >`np.dot(arr1, arr2)`也適用於List ```python= arr1 = np.array([[1, 2], [3, 4]]) arr2 = np.array([[-1, 2], [6, 10]]) print(arr1.dot(arr2)) print(np.dot(arr1, arr2)) ``` ### 解方程式 利用`np.linalg.solve(A, B)`可以回傳該方程式未知數矩陣的值 >A 是係數矩陣，B 是常數矩陣 $3x+6y=-9$ $-x-7y=13$ ```python= A = np.array([[3, 6], [-1, -7]]) B = np.array([-9, 13]) print(np.linalg.solve(A, B)) ``` :::info **練習** 請利用此反矩陣函式`np.linalg.inv(arr)`，寫一個不需要用`np.linalg.solve(A, B)`也能解出方程式的函式 $A*X = B$ $\Rightarrow A*A^{-1}*X = B*A^{-1}$ $\Rightarrow X = B*A^{-1}$ ```python= A = np.array([[3, 6], [-1, -7]]) B = np.array([-9, 13]) A_inv = np.linalg.inv(A) print(np.dot(A_inv, B)) ``` ::: ## Random [**Random 官網**](https://docs.python.org/zh-tw/3/library/random.html) ```python= import random ``` ### randint 利用`random.randint(a, b)`隨機產生一個 a ~ b 間的整數 >有包含 b ```python= random.randint(1, 10) ``` ### random 利用`random.random()`隨機產生一個 0 ~ 1 間的實數 >有包含 0 不包含 1 ```python= random.random() ``` ### randrange 利用`random.randrange(a, b, c)`以 c 為間隔，隨機產生一個 a ~ b 間的整數 >相當於在`np.arange(a, b, c)`中，隨機取一個數字 ```python= random.randrange(1, 100, 10) ``` ### choice 從 A 中隨機抽取一個元素 >A 可以是 String、List、Tuple ```python= L = [1, 23, 3, 4, 2, 7, 18, 29, 8, 72] random.choice(L) ``` 從 A 中隨機抽取 n 個元素（可能重複） ```python= L = [1, 23, 3, 4, 2, 7, 18, 29, 8, 72] random.choices(L, k=3) ``` ### sample 從 A 中隨機抽取 n 個元素（不重複） ```python= L = [1, 23, 3, 4, 2, 7, 18, 29, 8, 72] random.sample(L, k=6) ``` ### shuffle 將 A 中原本的元素順序打亂 ```python= L = [1, 23, 3, 4, 2, 7, 18, 29, 8, 72] random.shuffle(L) print(L) ``` :::info **練習** 請試著用`random`寫出一個終極密碼（1~100）的程式 ```python= import random seed = random.randint(1, 100) game = True ceil = 100 floor = 1 c = 0 while game: ans = int(input(f"請在{floor}~{ceil}之間猜一個數字")) if ans > seed: print("太大囉\n") ceil = ans c += 1 continue elif ans < seed: print("太小囉\n") floor = ans c += 1 continue else: # ans = seed c += 1 break print(f"恭喜遊戲結束，您猜對的正確答案為{seed}，一共猜了{c}次") ``` :::