NumPy:【0埋め,単位行列,対角行列】作成方法

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サマリ

• np.zeros、np.zeros_like
  • 0埋め、ゼロ埋め
• np.ones
  • 1埋め
• np.full
  • 全部埋め
• np.eye
  • 単位行列
• np.diag
  • 対角行列

前提

• np.arange
  • NumPy:【序数,順列,倍数,等分割】の実行結果
• np.reshape
  • NumPy:【次元を操作】する方法いろいろ

サンプルコード

np.zeros（ゼロ埋め）

import numpy as np
a = np.zeros((3,2))
print(a)
print(a.shape)

[[0. 0.]
 [0. 0.]
 [0. 0.]]
(3, 2)

• (3,2)
  • 引数はタプル指定
  • この例だと3行2列の2次元ndarray（NumPy配列）＝行列になる

np.zeros_like（ゼロ埋め）

データ作成

import numpy as np
a = np.arange(0, 10).reshape(2,5)
print(a)
print(a.shape)

[[0 1 2 3 4]
 [5 6 7 8 9]]
(2, 5)

• 形状(2,5)のndarray（NumPy配列）を作成

元のndarrayを利用して作成

b = np.zeros_like(a)
print(b)
print(b.shape)

[[0 0 0 0 0]
 [0 0 0 0 0]]
(2, 5)

• np.zeros_like(…)
  • 引数に指定したNumPy配列と同じ形の配列になる
  • もちろん中身はすべてゼロ
  • 形状は元のndarrayと同じ(2,5)になっている

np.ones（1埋め）

import numpy as np
a = np.ones((2,2,2))
print(a)

[[[1. 1.]
  [1. 1.]]

 [[1. 1.]
  [1. 1.]]]

• (2,2,2)
  • 引数はタプル指定
  • この例では3次元のndarray（NumPy配列）を作成

np.full（指定した数字で埋める）

import numpy as np
a = np.full((3,5), 10)
print(a)
print(a.shape)

[[10 10 10 10 10]
 [10 10 10 10 10]
 [10 10 10 10 10]]
(3, 5)

• np.full(…)
  • 引数の条件の通り指定した数字で埋めたndarray（NumPy配列）を返す
  • (3,5)
    • 作成するndarrayの形状
    • 作成されたndarrayの形状は(3,5)になっている
  • 10
    • 埋め込む数字を指定
    • 10で満たす

np.eye（単位行列）

import numpy as np
a = np.eye(5)
print(a)
print(a.shape)

[[1. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 1. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 1. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 1. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 1.]]
(5, 5)

• 単位行列
  • 2次元（行と列）
  • 左上から対角方向に1が並ぶ
  • それ以外はゼロ
• np.eye(…)
  • 単位行列を作成
  • 引数の数1が並ぶ
  • 行と列が引数の値になる
    • 形状は(5,5)になる

np.diag（対角行列）

データ作成

import numpy as np
a = np.arange(24).reshape(4,6)
print(a)
print(a.shape)

[[ 0  1  2  3  4  5]
 [ 6  7  8  9 10 11]
 [12 13 14 15 16 17]
 [18 19 20 21 22 23]]
(4, 6)

• 形状(4,6)のndarray（NumPy配列）を作成
• 対角成分は0,7,14,21であることに注目

対角成分の取り出し

b = np.diag(a)
print(b)
print(b.shape)

[ 0  7 14 21]
(4,)

• 対角成分が0,7,14,21が取り出された
• 形状は1次元の(4, )になっている

対角行列の作成

c = np.diag(b)
print(c)
print(c.shape)

[[ 0  0  0  0]
 [ 0  7  0  0]
 [ 0  0 14  0]
 [ 0  0  0 21]]
(4, 4)

• 引数の値が対角成分、それ以外が0の対角行列を作成
• 形状は(4,4)の正方行列になる
• 引数は1次元ndarray（Numpy配列）の他、リストやタプルでも対角行列を作成できる