线性代数(numpy.linalg
)
NumPy线性代数函数依赖于BLAS和LAPACK来提供标准线性代数算法的高效低级实现。 这些库可以由NumPy本身使用其参考实现子集的C版本提供, 但如果可能,最好是利用专用处理器功能的高度优化的库。 这样的库的例子是OpenBLAS、MKL(TM)和ATLAS。因为这些库是多线程和处理器相关的, 所以可能需要环境变量和外部包(如threadpoolctl)来控制线程数量或指定处理器体系结构。
矩阵和向量积
方法 | 描述 |
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dot(a, b[, out]) | 两个数组的点积。 |
linalg.multi_dot(arrays) | 在单个函数调用中计算两个或更多数组的点积,同时自动选择最快的求值顺序。 |
vdot(a, b) | 返回两个向量的点积。 |
inner(a, b) | 两个数组的内积。 |
outer(a, b[, out]) | 计算两个向量的外积。 |
matmul(x1, x2, /[, out, casting, order, …]) | 两个数组的矩阵乘积。 |
tensordot(a, b[, axes]) | 沿指定轴计算张量点积。 |
einsum(subscripts, *operands[, out, dtype, …]) | 计算操作数上的爱因斯坦求和约定。 |
einsum_path(subscripts, *operands[, optimize]) | 通过考虑中间数组的创建,计算einsum表达式的最低成本压缩顺序。 |
linalg.matrix_power(a, n) | 将方阵提升为(整数)n次方。 |
kron(a, b) | 两个数组的Kronecker乘积。 |
分解
方法 | 描述 |
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linalg.cholesky(a) | Cholesky分解 |
linalg.qr(a[, mode]) | 计算矩阵的QR分解。 |
linalg.svd(a[, full_matrices, compute_uv, …]) | 奇异值分解 |
矩阵特征值
方法 | 描述 |
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linalg.eig(a) | 计算方阵的特征值和右特征向量。 |
linalg.eigh(a[, UPLO]) | 返回复数Hermitian(共轭对称)或实对称矩阵的特征值和特征向量。 |
linalg.eigvals(a) | 计算通用矩阵的特征值。 |
linalg.eigvalsh(a[, UPLO]) | 计算复杂的Hermitian或实对称矩阵的特征值。 |
范数和其他数字
方法 | 描述 |
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linalg.norm(x[, ord, axis, keepdims]) | 矩阵或向量范数。 |
linalg.cond(x[, p]) | 计算矩阵的条件数。 |
linalg.det(a) | 计算数组的行列式。 |
linalg.matrix_rank(M[, tol, hermitian]) | 使用SVD方法返回数组的矩阵的rank |
linalg.slogdet(a) | 计算数组行列式的符号和(自然)对数。 |
trace(a[, offset, axis1, axis2, dtype, out]) | 返回数组对角线的和。 |
解方程和逆矩阵
方法 | 描述 |
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linalg.solve(a, b) | 求解线性矩阵方程或线性标量方程组。 |
linalg.tensorsolve(a, b[, axes]) | 对x求解张量方程a x = b。 |
linalg.lstsq(a, b[, rcond]) | 返回线性矩阵方程的最小二乘解。 |
linalg.inv(a) | 计算矩阵的(乘法)逆。 |
linalg.pinv(a[, rcond, hermitian]) | 计算矩阵的(Moore-Penrose)伪逆。 |
linalg.tensorinv(a[, ind]) | 计算N维数组的“逆”。 |
例外
方法 | 描述 |
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linalg.LinAlgError | 泛型Python-linalg函数引发的异常派生对象。 |
一次在多个矩阵上的线性代数
1.8.0版中的新功能
上面列出的几个线性代数例程能够一次计算几个矩阵的结果,如果它们堆叠在同一数组中的话。
这在文档中通过输入参数规范(如 a : (..., M, M) array_like
)表示。 这意味着,例如,如果给定输入数组 a.shape == (N, M, M)
,则将其解释为N个矩阵的“堆栈”, 每个矩阵的大小为M×M。类似的规范也适用于返回值, 例如行列式 det : (...)
。并且在这种情况下将返回形状 det(a).shape == (N,)
的数组。 这推广到对高维数组的线性代数操作:多维数组的最后1或2维被解释为向量或矩阵,视每个操作而定。