【Python】Numpy生成等差数组

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arange
linspace
对数数组
小结

arange

arange是Numpy中使用频率超高的一个数组生成器，其输入参数可以为一个、两个或者三个。

np.arange(N) 生成[0,N)[0,N)[0,N)区间的所有自然数
np.arange(a,b) 生成{a+i∣i∈Z,a+i<b}\{a+i|i\in Z, a+i<b\}{a+i∣i∈Z,a+i<b}
np.arange(a,b,delta) 生成{a+δi∣i∈Z,a+δi<b}\{a+\delta i|i\in Z, a+\delta i<b\}{a+δi∣i∈Z,a+δi<b}

>>> np.arange(10)
array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
>>> np.arange(3,5)
array([3, 4])
>>> np.arange(3,10,2)
array([3, 5, 7, 9])

linspace

与arange作用相似的函数是linspace，其输入参数为np.linspace(a,b,num)，其含义为，在[a,b][a,b][a,b]区间内等间隔生成num个数；如果指明endpoint=False，则不包含bbb点。

>>> np.linspace(1,2,5)
array([1.  , 1.25, 1.5 , 1.75, 2.  ])
>>> np.linspace(1,2,5,endpoint=False)
array([1. , 1.2, 1.4, 1.6, 1.8])

对数数组

logspace和linspace的逻辑是相似的，都是在某个区间内等间隔生成数组，只不过logspace的等间隔，是对数意义上的等间隔，其等价于10**np.linspace。

>>> print(np.logspace(1,2,5))
[ 10.          17.7827941   31.6227766   56.23413252 100.        ]
>>> print(10**np.linspace(1,2,5))
[ 10.          17.7827941   31.6227766   56.23413252 100.        ]

logspace中的base参数，可以指定对数的底，例如

>>> print(np.logspace(1,2,5,base=2))
[2. 2.37841423 2.82842712 3.36358566 4.        ]

geomspace同样是等间隔生成对数，但和logspace的区别是，同样在a,b区间内生成对数，logspace生成范围是[10a,10b][10^a,10^b][10a,10b]，geomspace的范围则是[a,b][a,b][a,b]。

>>> print(np.geomspace(1,2,5))
[1.         1.18920712 1.41421356 1.68179283 2.        ]

这种区别可能过于微秒，画个图可能理解起来更加容易

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
x = np.linspace(1,2,20)
y = np.logspace(1,2,20)
plt.plot(x,y,marker="*")
plt.show()

x = np.linspace(1,2,20)
y = np.geomspace(1,2,20)
plt.plot(x,y,marker="*")
plt.show()

小结

最后，总结一下这四个函数的区别，首先是linspace和arange

linspace(a,b,N) 在[a,b][a,b][a,b]中间生成N个值
arange(a,b,delta) 在[a,b)[a,b)[a,b)之间，以deltadeltadelta为间隔生成值

然后是三个space函数

linspace(a,b,N) 在[a,b][a,b][a,b]中间生成N个值
logspace(a,b,N,base=c) 在[ca,cb][c^a, c^b][ca,cb]之间等指数间隔生成N个值
geomspace(a,b,N,base=c) 在[a,b][a,b][a,b]之间，等指数间隔生成N个值