目  录

第1 章 NumPy数组运算与矩阵运算.................................................................001

1.1 数组运算与相关操作..............................................................................................002

1.1.1 创建数组...................................................................................................003

1.1.2 访问数组中的元素...................................................................................015

1.1.3 修改数组中的元素值...............................................................................021

1.1.4 增加与删除元素.......................................................................................025

1.1.5 测试两个数组的对应元素是否足够接近...............................................028

1.1.6 数组与标量的运算...................................................................................028

1.1.7 数组与数组的运算...................................................................................029

1.1.8 排序...........................................................................................................031

1.1.9 点积运算...................................................................................................034

1.1.10 向量叉乘.................................................................................................038

1.1.11 张量积.....................................................................................................038

1.1.12 数组对函数运算的支持.........................................................................039

1.1.13 函数向量化.............................................................................................043

1.1.14 改变数组形状.........................................................................................045

1.1.15 布尔运算.................................................................................................048

1.1.16 分段函数.................................................................................................050

1.1.17 数组堆叠与合并.....................................................................................051

1.1.18 数组拆分.................................................................................................052

1.1.19 转置.........................................................................................................053

1.1.20 查看数组元素符号.................................................................................054

1.1.21 数组元素累加与累乘.............................................................................055

1.1.22 数组的集合运算.....................................................................................059

1.1.23 数组序列化与反序列化.........................................................................060

1.1.24 查看数组特征.........................................................................................060

1.1.25 转换数组数据类型.................................................................................065

1.1.26 卷积运算.................................................................................................066

1.1.27 数组翻转与旋转.....................................................................................066

PsxZW.indd 3 

2023/5/30 14:41:51 

1.1.28 爱因斯坦标记法.....................................................................................068

1.2 矩阵运算与相关操作..............................................................................................070

1.2.1 创建矩阵...................................................................................................070

1.2.2 访问矩阵元素...........................................................................................071

1.2.3 矩阵转置...................................................................................................071

1.2.4 矩阵加法与减法.......................................................................................072

1.2.5 矩阵乘法...................................................................................................072

1.2.6 计算相关系数矩阵...................................................................................073

1.2.7 计算样本方差、协方差、标准差...........................................................073

1.2.8 计算特征值与特征向量...........................................................................074

1.2.9 计算行列式...............................................................................................075

1.2.10 计算逆矩阵.............................................................................................076

1.2.11 计算向量和矩阵的范数.........................................................................079

1.2.12 求解线性方程组.....................................................................................080

1.2.13 计算矩阵的条件数.................................................................................081

1.2.14 奇异值分解.............................................................................................082

1.2.15 计算矩阵的秩.........................................................................................084

1.2.16 QR 分解...................................................................................................084

1.2.17 Cholesky分解......................................................................................085

1.3 多项式计算..............................................................................................................085

1.4 傅里叶变换与反变换..............................................................................................088

1.5 应用案例..................................................................................................................090

本章习题............................................................................................................................092

第2 章 Pandas数据分析与处理实战...........................................................093

2.1 数据分析与处理概述..............................................................................................094

2.2 Pandas 一维数组....................................................................................................094

2.2.1 日期时间数据处理与相关操作...............................................................095

2.2.2 区间数据处理与相关操作.......................................................................105

2.2.3 Categorical 数据处理与相关操作......................................................106

2.2.4 Series数据处理与相关操作.................................................................109

2.3 Pandas 二维数组DataFrame...............................................................................119

2.3.1 创建DataFrame 对象.............................................................................119

2.3.2 查看统计信息...........................................................................................120

2.3.3 排序...........................................................................................................121

2.3.4 数据选择与访问.......................................................................................124

IV 

PsxZW.indd 4 

2023/5/30 14:41:58 

2.3.5 数据修改...................................................................................................131

2.3.6 缺失值、重复值、异常值处理...............................................................140

2.3.7 数据离散化...............................................................................................152

2.3.8 频次统计...................................................................................................153

2.3.9 向量化与唯一元素...................................................................................154

2.3.10 拆分与合并.............................................................................................155

2.3.11 分裂操作.................................................................................................160

2.3.12 分组与聚合.............................................................................................162

2.3.13 数据差分.................................................................................................175

2.3.14 透视表.....................................................................................................176

2.3.15 交叉表.....................................................................................................179

2.3.16 哑变量.....................................................................................................180

2.3.17 相关系数.................................................................................................182

2.3.18 多级索引.................................................................................................183

2.3.19 选项设置.................................................................................................186

2.3.20 读写文件.................................................................................................189

2.3.21 设置样式.................................................................................................192

2.3.22 swifter 加速........................................................................................196

2.3.23 绘制图形.................................................................................................197

2.4 Pandas 应用案例....................................................................................................205

本章习题............................................................................................................................214

第3 章 Matplotlib数据可视化实战..............................................................215

3.1 数据可视化库Matplotlib 基础..........................................................................216

3.2 绘制折线图..............................................................................................................219

3.3 绘制散点图..............................................................................................................255

3.4 绘制柱状图..............................................................................................................265

3.5 绘制饼状图..............................................................................................................287

3.6 绘制雷达图..............................................................................................................293

3.7 绘制箱线图..............................................................................................................298

3.8 绘制小提琴图..........................................................................................................299

3.9 绘制风矢量图..........................................................................................................301

3.10 绘制等高线图........................................................................................................304

3.11 绘制树状图............................................................................................................306

3.12 绘制三维图形........................................................................................................307

3.13 绘图区域切分........................................................................................................317

V 

PsxZW.indd 5 

2023/5/30 14:25:22 

VI 

3.14 设置图例样式........................................................................................................321 

3.15 设置坐标轴属性....................................................................................................326 

3.16 事件响应与处理....................................................................................................335 

3.17 绘制动态图形........................................................................................................361 

本章习题............................................................................................................................370 

参考文献..................................................................................................................372