算數計算

NumPy 提供許多算數計算的方法，可以很快速的將陣列中的元素進行加減乘除、餘數、倒數、商...等算數計算，這篇教學將會介紹 NumPy 常用的算術計算方法。

本篇使用的 Python 版本為 3.7.12，所有範例可使用 Google Colab 實作，不用安裝任何軟體 ( 參考：使用 Google Colab )

算數計算的方法

下方列出幾種 NumPy 常用的算術計算方法 ( 參考 NumPy 官方文件：Arithmetic operations )：

numpy.add()

numpy.add() 會將兩個形狀相同的陣列元素「相加」成為新陣列，下方的例子會將兩個一維陣列陣列相加成為 c，兩個二維陣列 x 和 y 相加成為 z。

import numpy as np

a = np.array([1,1,1])
b = np.array([2,2,2])
c = np.add(a,b)
print(c)   # [3 3 3]

x = np.array([[1,1],[1,1]])
y = np.array([[2,2],[3,3]])
z = np.add(x,y)
print(z)   # [[3 3] [4 4]]

numpy.subtract()

numpy.subtract() 會將兩個形狀相同的陣列元素「相減」成為新陣列，下方的例子會將兩個一維陣列陣列相減成為 c，兩個二維陣列 x 和 y 相減成為 z。

import numpy as np

a = np.array([1,1,1])
b = np.array([2,2,2])
c = np.subtract(a,b)
print(c)    # [-1 -1 -1]

x = np.array([[1,1],[1,1]])
y = np.array([[2,2],[3,3]])
z = np.subtract(x,y)
print(z)    # [[-1 -1] [-2 -2]]

numpy.multiply()

numpy.multiply() 會將兩個形狀相同的陣列元素「相乘」成為新陣列，下方的例子會將兩個一維陣列陣列相乘成為 c，兩個二維陣列 x 和 y 相乘成為 z。

import numpy as np

a = np.array([1,2,3])
b = np.array([2,2,2])
c = np.multiply(a,b)
print(c)      # [2 4 6]

x = np.array([[2,3],[2,3]])
y = np.array([[2,2],[3,3]])
z = np.multiply(x,y)
print(z)      # [[4 6] [6 9]]

numpy.divide()

numpy.divide() 會將兩個形狀相同的陣列元素「相除」成為新陣列，下方的例子會將兩個一維陣列陣列相除成為 c，兩個二維陣列 x 和 y 相除成為 z。

import numpy as np

a = np.array([5,6,7])
b = np.array([2,2,2])
c = np.divide(a,b)
print(c)       # [2.5 3.  3.5]

x = np.array([[5,6],[7,8]])
y = np.array([[2,3],[4,5]])
z = np.divide(x,y)
print(z)       # [[2.5  2.  ] [1.75 1.6 ]]

numpy.floor_divide()

numpy.divide() 會將兩個形狀相同的陣列元素相除，「無條線捨去小數點」後成為新陣列，下方的例子會將兩個一維陣列陣列相除成為 c。

import numpy as np

a = np.array([5,6,7])
b = np.array([2,2,2])
c = np.floor_divide(a,b)    # [2 3 3]

numpy.power()

numpy.power() 會以 b 陣列的元素作為 a 陣列元素的次方，計算後成為新陣列，下方的例子會回傳 2、3、4 的 3 次方。

import numpy as np

a = np.array([2,3,4])
b = np.array([3,3,3])
c = np.power(a,b)
print(c)    # [ 8 27 64]

numpy.mod()

numpy.mod() 會將兩個形狀相同的陣列元素相」，取得「餘數」後成為新陣列。

import numpy as np

a = np.array([2,3,4])
b = np.array([3,3,3])
c = np.mod(a,b)
print(c)    # [2 0 1]

numpy.divmod()

numpy.divmod() 會將兩個形狀相同的陣列元素相除，將「商」和「餘數」回傳為新陣列。

import numpy as np

a = np.array([2,3,4])
b = np.array([3,3,3])
c = np.divmod(a,b)
print(c)    # (array([0, 1, 1]), array([2, 0, 1]))

numpy.reciprocal()

numpy.reciprocal() 會回傳陣列中所有元素的「倒數」為新陣列 ( 倒數表示幾分之一 )。

注意，倒數的方法只適用於「浮點數」的數值。

import numpy as np

a = np.array([2., 3., 4., 5., 6.])
b = np.reciprocal(a)
print(b)    # [0.5        0.33333333 0.25       0.2        0.16666667]

numpy.positive()、numpy.negative()

numpy.positive()、numpy.negative() 會將陣列元素乘以 1 或乘以 -1 後，回傳為新陣列，下方的例子 numpy.positive() 執行後內容不會改變，numpy.negative() 則會將原本項目的正負值顛倒。 。

import numpy as np

a = np.array([-2,-1,0,1,2])
b = np.positive(a)
c = np.negative(a)
print(b)   # [-2 -1  0  1  2]
print(c)   # [ 2  1  0 -1 -2]

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