Python矩阵创建详解

矩阵的概念

矩阵，数学术语。在数学中，矩阵（Matrix）是一个按照长方阵列排列的复数或实数集合 ，最早来自于方程组的系数及常数所构成的方阵。这一概念由19世纪英国数学家凯利首先提出。矩阵可以看作是由行和列组成的数字阵列。一个有m行n列的矩阵称为m×n矩阵，其中每个元素可以通过两个索引（一个行索引和一个列索引）来定位。

由 m × n 个数aij排成的m行n列的数表称为m行n列的矩阵，简称m × n矩阵。记作：

 这m×n 个数称为矩阵A的元素，简称为元，数aij位于矩阵A的第i行第j列，称为矩阵A的(i,j)元，以数 aij为(i,j)元的矩阵可记为(aij)或(aij)m × n，m×n矩阵A也记作Amn。

Python创建矩阵

在Python中，矩阵是一个二维数组，由行和列组成。矩阵通常可以使用嵌套列表或者NumPy库来创建。

1：使用嵌套列表创建矩阵

嵌套列表是Python内置的一种数据结构，可以用来创建简单的矩阵。每个列表代表矩阵的一行，列表中的元素代表矩阵的列。

#创建一个3x3的矩阵
a = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6]
    [7, 8, 9]
]
a

创建出的矩阵：

2：使用numpy库创建矩阵

1）通过np.array()方法创建矩阵

np.array():用于创建一个数组。而在Python中，矩阵是一个二维数组，由行和列组成。所以可以使用np.array()方法创建一个二维数组，即矩阵。

import numpy as np
#创建一个3x3的矩阵
a=np.array( [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
])
a

运行代码，出现如下3×3的矩阵：

2）通过np.zeros()方法创建零矩阵

np.zeros():用于创建一个全零数组。它接受一个表示数组形状的参数（如(3, 3)表示一个3行3列的二维数组），并返回一个由零填充的NumPy数组。

import numpy as np 
#创建一个3x3的零矩阵
a = np.zeros((3,3))
a

运行代码，出现如下3×3的零矩阵：

3）通过np.eye()方法创建单位矩阵

np.eye()：用于创建一个单位矩阵。单位矩阵是一个方阵，其主对角线上的元素为1，其余元素为0。np.eye()函数接受一个参数，表示矩阵的大小（即行数和列数）。

import numpy as np 
#创建一个3x3的单位矩阵
a = np.eye(3)
a

运行代码，出现如下3×3的单位矩阵：

4)通过np.matrix()方法创建矩阵

np.matrix()：用于创建一个矩阵对象。它可以接受多种类型的输入数据（如列表、元组等），并将其转换为一个NumPy矩阵。NumPy矩阵是一个二维数组对象，可以进行矩阵运算。

import numpy as np 
#创建一个3x3的矩阵
x = np.matrix([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])
a

运行代码，出现如下3×3的矩阵：

该方法还有另外一种用法：

import numpy as np 
#创建一个3x3的矩阵
a = np.matrix('1 2 3 ;4 5 6; 7 8 9')
a

运行代码，出现如下3×3的矩阵：

5）通过np.mat()方法创建矩阵

np.mat():该方法同np.matrix()方法的用法一样。

import numpy as np 
#创建一个3x3的矩阵
a = np.mat([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])
a
b = np.mat('1 2 3 ;4 5 6; 7 8 9')
b

运行代码，出现如下3×3的矩阵：

作者：梦醒便是余生