70个NumPy分级练习：用Python一举搞定机器学习矩阵运算
翻译 | 人工智能头条
参与 | 王柯凝
责编 | suisui
【AI科技大本营导读】Numpy是一个开源的Python科学计算库，专用于存储和处理大型矩阵，相比Python自身的嵌套列表结构要高效很多，是数据分析、统计机器学习的必备工具。Numpy还是深度学习工具Keras、sk-learn的基础组件之一。
此处的70个numpy练习，可以作为你学习numpy基础之后的应用参考。练习难度分为4层：从1到4依次增大。
快来试试你对矩阵运算掌握到了什么程度：
1.导入模块numpy并以np作为别名，查看其版本
难度：1
问题：导入模块numpy并以np作为别名，打印版本号
答案：
你必须将模块numpy导入，以np命名，练习中的其他代码才能正常运行。
安装numpy，建议使用anaconda提供的安装方案。
anaconda链接：
https://www.anaconda.com/download/
2.如何创建一个一维数组？
难度：1
问题：创建一个含有从0到9数字的一维数组，并输出
答案：
3.如何创建布尔数组？
难度：1
问题：创建一个3×3的所有值为True的numpy数组。
答案：
4.如何从1维数组中提取满足给定条件的元素？
难度：1
问题：从arr数组中提取所有奇数元素。
输入：
输出：
答案：
5.在numpy数组中，如何用另一个值替换满足条件的元素？
难度：1
问题：用-1替换arr数组中所有的奇数。
输入：
输出：
答案：
6.如何替换满足条件的元素而不影响原始数组？
难度：2
问题：将arr数组中的所有奇数替换为-1而不更改arr数组
输入：
输出：
答案：
7.如何重塑数组？
难度：1
问题：将1维数组转换为2行的2维数组
输入：
输出：
答案：
8.如何垂直堆叠两个数组？
难度：2
问题：垂直堆叠数组a和b。
输入：
输出：
答案：
9.如何水平堆叠两个数组？
难度：2
问题：水平堆叠数组a和b。
输入：
输出：
答案：
10.没有硬编码的情况下，在numpy中如何生成自定义序列？
难度：2
问题：创建以下模式而不使用硬编码。只能使用numpy函数和输入数组a。
输入：
输出：
答案：
11.如何获得两个python numpy数组之间的共同元素？
难度：2
问题：获取数组a和b之间的共同元素。
输入：
输出：
答案：
12.从一个数组中删除存在于另一个数组中的元素？
难度：2
问题：从数组a中删除在数组b中存在的所有元素。
输入：
输出：
答案：
13.获取两个数组元素匹配的索引号。
难度：2
问题：获取数组a和b的元素匹配的索引号
输入：
输出：
答案：
14.从numpy数组中提取给定范围内的所有数字？
难度：2
问题：从数组a提取5到10之间的所有元素。
输入：
输出：
答案：
15.如何将处理标量的python函数在numpy数组上运行？
难度：2
问题：将处理两个标量函数maxx在两个数组上运行。
输入：
输出：
答案：
16.如何交换2维numpy数组中的两个列？
难度：2
问题：交换数组arr中的第1列和第2列。
答案：
17.如何交换2维numpy数组中的两个行？
难度：2
问题：在数组arr中交换第1行和第2行。
答案：
18.如何反转2维数组的行？
难度：2
问题：反转二维数组arr的行。
答案：
19.如何反转二维数组的列？
难度：2
问题：颠倒二维数组arr的列。
答案：
20.如何创建一个包含5到10之间随机浮点数的二维数组？
难度：2
问题：创建一个5×3的二维数组，以包含5到10之间的随机浮点数。
答案：
21.打印python numpy数组并保留3位小数？
难度：1
问题：打印或显示numpy数组rand_arr，并三位小数。
输入：
答案：
22.如何使用科学记数法（如1e10）漂亮地打印一个numpy数组？
难度：1
问题：使用科学记数法（如1e10）漂亮的打印数组rand_arr
输入：
输出：
答案：
23.如何限制numpy数组输出中打印元素的数量？
难度：1
问题：将python numpy数组a中打印的元素数量限制为最多6个。
输入：
输出：
答案：
24.如何在不截断的情况下打印完整的numpy数组？
难度：1
问题：打印完整的numpy数组a，且不截断。
输入：
输出：
答案：
25.如何在python numpy中导入含有数字和文本的数据集，并保持的文本完整性？
难度：2
问题：导入iris数据集并保持文本不变。
答案：
由于我们想保留物种，一个文本字段，我已经把dtype设置为object。设置dtype = None，则会返回一维元组数组。
26.如何从一维元组数组中提取特定的列？
难度：2
问题：从上一个问题中导入的一维iris数组中提取species文本列。
输入：
答案：
27.如何将一维元组数组转换为二维numpy数组？
难度：2
问题：通过省略species文本字段将一维iris数组转换为二维数组iris_2d。
输入：
答案：
28.如何计算numpy数组的平均值，中位数，标准差？
难度：1
问题：找出 iris的 sepallength平均值，中位数，标准差（第1列）
答案：
29.如何标准化一个数组至0到1之间？
难度：2
问题：创建一个规范化形式的iris的sepallength，其值的范围在0和1之间，最小值为0，最大值为1。
输入：
答案：
30.如何计算softmax值？
难度：3
问题：计算sepallength的softmax分数。
答案：
31.如何找到一个numpy数组的百分位的值？
难度：1
问题：找到iris的sepallength第5位和第95百分位的值。
答案：
32.如何在数组中的随机位置插入一个值？
难度：2
问题：在iris_2d数据集的20个随机位插入np.nan值
答案：
33.如何找到numpy数组中缺失值的位置？
难度：2
问题：在iris_2d的sepallength（第1列）中查找缺失值的数量和位置。
答案：
34.如何根据两个或多个条件过滤一个numpy数组？
难度：3
问题：过滤具有petallength（第3列）> 1.5和sepallength（第1列）<5.0的iris_2d的行。
答案：
35.如何从numpy数组中删除包含缺失值的行？
难度：3：
问题：选择没有nan值的iris_2d数组的行。
答案：
36.如何找到numpy数组的两列之间的相关性？
难度：2
问题：在iris_2d数组中查找SepalLength（第1列）和PetalLength（第3列）之间的关系。
答案：
37.如何查找给定数组是否有空值？
难度：2
问题：找出数组iris_2d是否有缺失的值。
答案：
38.如何在numpy数组中使用0替换所有缺失值？
难度：2
问题：在numpy数组中用0替换nan。
答案：
39.如何查找numpy数组中的唯一值的数量？
难度：2
问题：找出iris的species中的唯一值及其数量。
答案：
40.如何将数值转换为分类（文本）数组？
难度：2
问题：将iris_2d的花瓣长度（第3列）组成一个文本数组，如果花瓣长度为：
<3则为'小'
3-5则为'中'
'> = 5则为'大'
答案：
41.如何利用numpy数组现有列创建一个新的列？
难度：2
问题：在iris_2d中为volume创建一个新列，其中volume是（pi x petallength x sepal_length ^ 2）/ 3。
答案：
42.如何在numpy中进行概率抽样？
难度：3
问题：随机抽样iris的species，使setose是versicolor和virginica的数量的两倍。
答案：
方法2是首选，因为它创建了一个可用于采样二维表格数据的索引变量。
43.用另一个数组分组时，如何获得数组中第二大的元素值？
难度：2
问题：第二长的物种的最大价值是什么？
答案：
44.如何按列排序二维数组？
难度：2
问题：根据sepallength列对iris数据集进行排序。
答案：
45.如何在numpy数组中找到最频繁出现的值？
难度：1
问题：找到iris数据集中最常见的花瓣长度值（第3列）。
输入：
答案：
46.如何找到首次出现的值大于给定值的位置？
难度：2
问题：查找在iris数据集的第4列花瓣宽度中第一次出现值大于1.0的位置。
答案：
47.如何将所有大于给定值的值替换为给定的cutoff值？
难度：2
问题：从数组a中，替换大于30包括30且小于10到10的所有值。
输入：
答案：
48.如何从numpy数组中获取n个值的位置？
难度：2
问题：获取给定数组a中前5个最大值的位置。
答案：
49.如何计算数组中所有可能值的行数？
难度：4
问题：计算有唯一值的行数。
输入：
输出：
输出包含10列，表示1到10之间的数字。这些值是相应行中数字数量。
例如，单元（0,2）的值为2，这意味着数字3在第一行中恰好出现2次。
答案：
50.如何将多维数组转换为一维数组？
难度：2
问题：将array_of_arrays转换为平坦的线性一维数组。
输入：
输出：
答案：
51.如何为numpy中的数组生成独热编码（one-hot encodings）？
难度：4
问题：计算独热编码。
输入：
输出：
答案：
52.如何创建按分类变量分组的行号？
难度：3
问题：创建由分类变量分组的行号。使用iris的species中的样品作为输入。
输入：
输出：
答案：
53.如何根据给定的分类变量创建分组ID？
难度：4
问题：根据给定的分类变量创建组ID。使用以下iris的species中样品作为输入。
输入：
输出：
答案：
54.如何使用numpy排列数组中的元素？
难度：2
问题：为给定的数字数组a排序。
输入：
输出：
答案：
55.如何使用numpy对多维数组中的元素进行排序？
难度：3
问题：创建一个与给定数字数组a相同形式的排列数组。
输入：
输出：
答案：
56.如何找到numpy二维数组每一行中的最大值？
难度：2
问题：计算给定数组中每一行的最大值。
答案：
57.如何计算numpy二维数组每行中的最小值？
难度：3
问题：针对给定的二维numpy数组计算每行的min-max。
答案：
58.如何在numpy数组中找到重复的记录？
难度：3
问题：在给定的numpy数组中找到重复的条目（从第2个起），并将它们标记为True。第一次出现应该是False。
输出：
答案：
59.如何找到numpy中的分组平均值？
难度：3
问题：查找由二维numpy数组中的分类列分组的数值列的平均值
输入：
输出：
答案：
60.如何将PIL图像转换为numpy数组？
难度：3
问题：从以下URL中导入图像并将其转换为numpy数组。
URL='https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/Denali_Mt_McKinley.jpg'
答案：
61.如何删除numpy数组中所有缺失的值？
难度：2
问题：从一维numpy数组中删除所有nan值
输入：
输出：
答案：
62.如何计算两个数组之间的欧氏距离？
难度：3
问题：计算两个数组a和b之间的欧式距离。
输入：
答案：
63.如何在一维数组中找到所有局部最大值（或峰值）？
难度：4
问题：在一维numpy数组a中查找所有峰值。峰值是两侧较小值包围的点。
输入：
输出：
其中，2和5是峰值7和6的位置。
答案：
64.如何从二维数组中减去一维数组，其中一维数组的每个元素都从相应的行中减去？
难度：2
问题：从二维数组a_2d中减去一维数组b_1d，使得每个b_1d项从a_2d的相应行中减去。
输出：
答案：
65.如何找到数组中第n个重复项的索引
难度：2
问题：找出x中第1个重复5次的索引。
答案：
66.如何将numpy的datetime64对象转换为datetime的datetime对象？
难度：2
问题：将numpy的datetime64对象转换为datetime的datetime对象。
答案：
67.如何计算numpy数组的移动平均值？
难度：3
问题：计算给定一维数组窗口大小为3的移动平均值。
输入：
答案：
68.如何只给出起点，长度和步长来创建一个numpy数组序列？
难度：2
问题：创建一个长度为10的numpy数组，从5开始，在连续数字之间有一个3的步长。
答案：
69.如何填写不规则的numpy日期系列中的缺失日期？
难度：3
问题：给定一个不连续的日期数组。通过填补缺失的日期，使其成为连续的日期序列。
输入：
答案：
70.如何在给定一个一维数组中创建步长？
难度：4
问题：从给定的一维数组arr，使用步长生成一个二维数组，窗口长度为4，步长为2，如[[0,1,2,3]，[2,3,4,5]，[4,5,6,7]..]
输入：
输出：
答案：
原文地址：
https://www.machinelearningplus.com/101-numpy-exercises-python/
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