Numpy数组和列表list的区别|极客教程

Numpy数组和列表list的区别

在Python编程中，列表（list）和Numpy数组（numpy array）是两种常见的数据结构，它们都可以用来存储多个元素。但是它们在实际使用中有很大的区别，本文将详细比较Numpy数组和列表list的特点，以帮助读者了解何时应该选择哪种数据结构。

创建方式

首先，让我们来看看如何创建列表和Numpy数组。

创建列表

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
print(my_list)

执行代码结果：

Numpy数组和列表list的区别

创建numpy数组

import numpy as np

my_array = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(my_array)

执行代码结果：

Numpy数组和列表list的区别

运行以上代码，我们可以看到列表和Numpy数组的创建方式。列表使用方括号[]，而Numpy数组需要引入numpy库并使用np.array()函数。

类型和性能

列表和Numpy数组的一个重要区别在于它们的类型和性能。Numpy数组是由C语言编写，所以在执行数学运算时非常高效。而列表是Python的内置数据类型，性能通常较Numpy数组差。

让我们来进行一个性能对比测试，计算100万个元素的平方和。

使用列表

import time

my_list = list(range(1000000))

start_time = time.time()
sum_of_squares = sum([x**2 for x in my_list])
end_time = time.time()

print("使用list计算平方和:", sum_of_squares)
print("使用list时间:", end_time - start_time, "seconds")

代码执行结果：

Numpy数组和列表list的区别

使用numpy数组

my_array = np.array(range(1000000))

start_time = time.time()
sum_of_squares = np.sum(my_array**2)
end_time = time.time()

print("使用Numpy计算平方和:", sum_of_squares)
print("使用Numpy时间:", end_time - start_time, "seconds")

代码执行结果：

Numpy数组和列表list的区别

通过运行以上代码，我们可以看到Numpy数组在执行数学运算时的性能明显优于列表。

索引和切片

在访问和操作元素时，Numpy数组和列表也有一些区别。

索引和切片列表

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
print(my_list[0])  # 输出第一个元素
print(my_list[-1])  # 输出最后一个元素
print(my_list[1:3])  # 输出第二个到第三个元素

代码执行结果：

Numpy数组和列表list的区别

索引和切片Numpy数组

my_array = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(my_array[0])  # 输出第一个元素
print(my_array[-1])  # 输出最后一个元素
print(my_array[1:3])  # 输出第二个到第三个元素

代码执行结果：

Numpy数组和列表list的区别

Numpy数组和列表的索引和切片方式基本相同，但Numpy数组支持更多高级的索引方式，如布尔索引和花式索引。

广播操作

Numpy数组支持广播操作，可以对不同维度的数组进行数学运算，而列表则不支持。

array1 = np.array([[1, 2], [3, 4]])
array2 = np.array([1, 2])

result = array1 + array2
print(result)

代码执行结果：

Numpy数组和列表list的区别

在上面的例子中，我们对一个二维数组和一个一维数组进行了相加操作，Numpy数组会自动对一维数组进行广播操作，实现了元素对应相加的功能。

总结

总的来说，Numpy数组在处理数学运算和大数据集时更高效，而列表更适合一般的数据存储和操作。在选择数据结构时，可以根据具体需求来决定使用列表还是Numpy数组。

Numpy数组和列表list的区别