NumPy自定义类与add函数

在本文中，我们将介绍如何创建一个能够与NumPy数组进行加法运算的自定义类，并使用add函数实现加法。

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NumPy数组简介

NumPy是一个强大的Python库，用于科学计算和数值分析。其最重要的特性之一是多维数组（ndarray），可以进行高效的数值计算和数据处理。以下是一个简单的NumPy数组示例：

import numpy as np

arr = np.array([1, 2, 3])
print(arr)

输出：

[1 2 3]

自定义类实现加法运算

假设我们有一个自定义类，用于表示有理数。以下是一个简单的实现：

class Rational:
    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b

    def __str__(self):
        return f'{self.a}/{self.b}'

    def __add__(self, other):
        return Rational(self.a * other.b + other.a * self.b, self.b * other.b)

上述代码中，我们使用了add函数重载加法符号（+），用于两个有理数相加。请注意，add函数返回一个新的有理数对象，其值为两个输入有理数的和。

让我们在NumPy数组上使用这个自定义类：

r = Rational(1, 2)
arr = np.array([2, 3, 4])

print(r + r) # 1/1
print(r + arr) # TypeError

在上面的代码中，我们先用自定义类创建一个有理数对象r，然后将其与自己相加，得到1/1。接下来，我们尝试将有理数对象r与NumPy数组相加，但是出现了TypeError异常。这是因为NumPy数组并不知道如何使用自定义类。

与NumPy数组相加

为了使自定义类能够与NumPy数组相加，我们需要实现array函数。这个函数应该返回一个NumPy数组，其中每个元素都是自定义类的array函数返回值。

以下是修改后的自定义类：

class Rational:
    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b

    def __str__(self):
        return f'{self.a}/{self.b}'

    def __add__(self, other):
        return Rational(self.a * other.b + other.a * self.b, self.b * other.b)

    def __array__(self):
        return np.array([self.a, self.b])

现在，我们可以成功地将自定义类与NumPy数组相加：

r = Rational(1, 2)
arr = np.array([2, 3, 4])

print(r + r) # 1/1
print(r + arr) # array([[5, 2], [7, 2], [9, 2]])

在上面的代码中，我们先用自定义类创建一个有理数对象r，然后将其与自己相加，得到1/1。接下来，我们将有理数对象r与NumPy数组相加，得到正确的结果。

总结

本文介绍了如何创建一个能够与NumPy数组进行加法运算的自定义类，并使用add函数和array函数实现加法。我们希望本文能够帮助您更好地掌握NumPy与自定义类的交互。