【NumPy入門】使い方・サンプル集

Python用数値計算モジュール「NumPy」の使い方とサンプルコードについて入門者向けにまとめました。

【はじめに】NumPyとは?環境構築法

NumPyとは、Pythonで数値計算をするときの定番モジュールです。
ndarray型と呼ばれる配列オブジェクトを使って、少ないコード量で効率よく、かつ高速に数値計算できます。
NumPyの主な特徴は以下の通りです。

NumPyの主な特徴
特徴① 配列の「要素数」「型」が固定(C言語の配列型に近い)
特徴② 処理がリスト型と比べて非常に高速(APIがC言語やFortranで実装されている)
【参考】【NumPy】主な特徴(メリット・デメリット)
NumPyの導入方法については下記事を参照
導入方法 NumPyのインストール バージョンの表示

動画解説版

動画解説版の資料:【NumPy最速入門】基礎的な扱い方

【基礎編】NumPy配列の基本操作、グラフ化、統計処理、ファイル処理

NumPy配列の基本操作(ndarray)についてまとめました。なお、本記事で「配列」という表記はndarray(NumPyの配列)を指します。

項目
基礎 配列の生成乱数配列の生成配列の基本操作数学関数、基本統計量ファイル処理グラフ化(Matplotlib)乱数のヒストグラム
回帰分析 最小二乗法重回帰分析直線近似曲線近似
その他 主成分分析(寄与率の計算)直交座標→極座標連立方程式の解モンテカルロ法
線形代数
ベクトル 加減算内積外積ノルム単位ベクトル(正規化)
行列 加減算内積外積階数(RANK)行列式転置行列固有値ベクトル
逆行列 逆行列擬似逆行列
行列分解 特異値分解SVDQR分解コレスキー分解回転行列
信号処理
フーリエ変換 高速フーリエ変換高速逆フーリエ変換スペクトル解析ローパスフィルタ(ノイズ除去)ハイパスフィルタ(ノイズ抽出)
応用例 画像のスペクトル強度解析

【応用例】株価分析、ロボット工学

金融工学・経済
基礎 現在価値→将来価値
株価分析 移動平均線
ロボット工学
順運動学 2リンク
逆運動学 ■2リンク(幾何学) ■2リンク(収束演算①)2リンク(収束演算②)
数学 回転行列で座標変換k1sinθ+k2cosθ=k3の解
まとめ Pythonでロボットシミュレーション
株価分析
便利 データ処理の題材に使えるCSVファイル一覧 保存GC・DC
周波数解析 フーリエ変換
多変量解析 回帰分析①回帰分析②重回帰+MA①重回帰+MA②単回帰+MA
jsmと連携 GC・DC
まとめ Pythonで株価予測・分析
ロボット工学
順運動学 2リンク
逆運動学 ■2リンク(幾何学) ■2リンク(収束演算①)2リンク(収束演算②)
数学 回転行列で座標変換k1sinθ+k2cosθ=k3の解
まとめ Pythonでロボットシミュレーション
参考文献
参考文献 NumPy公式ドキュメントNumPy入門 (rest term様)python/numpy(朱鷺の杜Wiki様)
まとめ NumPyでよく使う機能一覧
便利 データ処理の題材に使えるCSVファイル一覧
関連記事