Python numpy和matlab的几点差异介绍

numpy和matlab的几点差异

Python numpy和matlab都是便捷灵活的科学计算语言,两者具有很多相似之处,但也有一些混淆的地方,这里假定你熟悉matlab,但不了解numpy,记录几个numpy实例:

1、Numpy数组索引指定开始和结束时

不包括结束,也即下面的b和c是一样的。

a = np.array([[1,2,3,4], [5,6,7,8], [9,10,11,12]])
b = a[:2, 1:2]
c = a[:2, 1]

2、Numpy.ndarray切片的修改会引起原矩阵的修改

这与matlab不同。

a = np.array([[1,2,3,4], [5,6,7,8], [9,10,11,12]])
b = a[:2, 1:3]
# [[2 3]
#  [6 7]]
print(a[0, 1])   # Prints "2"
b[0, 0] = 77     # b[0, 0] is the same piece of data as a[0, 1]
print(a[0, 1])   # Prints "77"

3、numpy使用切片索引(例如1:2)不会产生降维

而使用整数索引(例如1)会产生降维。

import numpy as np
a = np.array([[1,2,3,4], [5,6,7,8], [9,10,11,12]])
row_r1 = a[1, :]    # Rank 1 view of the second row of a
row_r2 = a[1:2, :]  # Rank 2 view of the second row of a
print(row_r1, row_r1.shape)  # Prints "[5 6 7 8] (4,)"
print(row_r2, row_r2.shape)  # Prints "[[5 6 7 8]] (1, 4)"
col_r1 = a[:, 1]
col_r2 = a[:, 1:2]
print(col_r1, col_r1.shape)  # Prints "[ 2  6 10] (3,)"
print(col_r2, col_r2.shape)  # Prints "[[ 2]
                             #          [ 6]
                             #          [10]] (3, 1)"

4、不同于matlab

numpy的转置对于1维数组的操作不发生变化。

v = np.array([1,2,3])
print(v)    # Prints "[1 2 3]"
print(v.T)  # Prints "[1 2 3]"

5、不同matlab对于矩阵预算要求大小一致

Numpy broadcasting直接支持操作(加减乘除等),要求前一个矩阵的最后一维度大小和待操作矩阵的大小相同。

x = np.array([[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9], [10, 11, 12]])
v = np.array([1, 0, 1])
y = x + v  # Add v to each row of x using broadcasting
print(y)  # Prints "[[ 2  2  4]
          #          [ 5  5  7]
          #          [ 8  8 10]

python与matlab的优缺点

如果要问我选哪个,我会建议两个都选。很多人喜欢拿python和matlab对比,然后得出哪个更好的结论。其实吧,够用就好。

如果是学生,或者研究人员,比如研究信号处理,那么用matlab比较好,有大量现成工具箱和前人的成果可以借鉴。如果是产品化项目,那么python比较好,可以做web后台,可以打包成应用程序,效率相对matlab也要高那么一点点。如果是信号、数据方面的工程人员,建议还是两个都掌握吧,也不复杂,都是脚本式的语言,比C++什么的易学多了。

下面从两者各自的应用做个对比。

1、python的优势

Python相对于Matlab最大的优势:免费。国内可能不是很在乎这个,但在国外是个很关键的问题。

Python次大的优势:开源。你可以大量更改科学计算的算法细节。

可移植性,Matlab必然不如Python。但你主要做Research,这方面需求应当不高。

第三方生态,Matlab不如Python。比如3D的绘图工具包,比如GUI,比如更方便的并行,使用GPU,Functional等等。长期来看,Python的科学计算生态会比Matlab好。

语言更加优美。另外如果有一定的OOP需求,构建较大一点的科学计算系统,直接用Python比用Matlab混合的方案肯定要简洁不少。

python作为一种通用编程语言,可以做做Web,搞个爬虫,编个脚本,写个小工具用途很广泛。

2、matlab的优势

学术界大量使用matlab做仿真,做研究的话容易找到代码参考;

语法相对python更灵活一些,matlab写程序基本不用套路,所谓老夫撸matlab就一个字,干;

有simulink。有人说simulink没什么用,其实还是挺有用的,比如通信建模,另外simulink可以生产DSP或者FPGA代码,有的时候很有用。

3、两者的区别

python是一种通用语言,而matlab更像是一个平台。

4、怎样选择

如果做研究,可以matlab为主;如果做产品,可以python为主。当然也有matlab做成产品的,打包成exe什么的都不是事。

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持脚本之家。

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