掌握SciPy,速通Python科学计算。
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SciPy是一个用于数学、科学和工程计算的开源Python库。

SciPy基础
1、使用
pip install scipy
安装SciPy。
2、使用import scipy
导入SciPy。
3、通过scipy.__version__
获取SciPy的版本。
4、从SciPy中导入特定模块,例如from scipy import stats
。
5、使用scipy.constants
获取物理和数学常数。
积分与微分
6、使用scipy.integrate.quad()
对函数进行积分。
7、使用dblquad()
进行二重积分。
8、使用scipy.misc.derivative()
对函数进行数值微分。
线性代数
9、使用scipy.linalg.solve()
求解线性方程组。
10、使用
scipy.linalg.det()
计算矩阵的行列式。
11、使用scipy.linalg.eig()
计算矩阵的特征值和特征向量。
稀疏矩阵运算
12、使用scipy.sparse.csr_matrix()
创建一个稀疏矩阵。
13、为提高效率,使用dot()
进行稀疏矩阵与向量的乘法运算。
插值
14、使用scipy.interpolate.interp1d()
对数据点进行插值。
15、使用scipy.interpolate.splrep()
利用样条进行平滑插值。
优化
16、使用
scipy.optimize.minimize()
最小化一个函数。
17、使用scipy.optimize.differential_evolution()
实现全局优化。
18、使用scipy.optimize.linprog()
解决线性规划问题。
曲线拟合
19、使用scipy.optimize.curve_fit()
将曲线拟合到数据点上。
20、使用
scipy.stats.linregress()
进行线性回归。
信号处理
21、使用scipy.signal.lfilter()
应用数字滤波器。
22、使用scipy.signal.find_peaks()
检测信号中的峰值。
23、使用scipy.signal.convolve()
进行卷积运算。
傅里叶变换
24、使用scipy.fft.fft()
计算离散傅里叶变换。
25、使用scipy.fft.ifft()
应用逆傅里叶变换。
统计函数
26、使用
scipy.stats.describe()
计算描述性统计量。
27、使用诸如scipy.stats.ttest_ind()
等函数进行假设检验。
28、使用scipy.stats
从各种分布中生成随机样本。
距离度量
29、使用scipy.spatial.distance.euclidean()
计算欧几里得距离。
30、使用
scipy.spatial.distance.cdist()
计算点与点之间的成对距离。
聚类
31、使用scipy.cluster.hierarchy.linkage()
进行层次聚类。
32、使用scipy.cluster.hierarchy.dendrogram()
进行可视化展示。
图像处理
33、使用scipy.ndimage.imread()
和scipy.ndimage.imsave()
读取和保存图像。
34、使用scipy.ndimage
中的函数对图像应用滤镜。
特殊函数
35、使用像贝塞尔函数(scipy.special)这样的数学特殊函数进行高级计算。
36、探究像误差函数(scipy.special.erf())这样的统计函数。
与NumPy的集成
37、将SciPy与NumPy无缝集成以进行高级数值运算。
38、结合使用scipy.stats
函数和NumPy数组进行统计分析。
其他
39、使用scipy.sparse.linalg.eigs()
解决稀疏特征值问题。
40、使用scipy.optimize.minimize()
对带有不等式和等式约束的函数进行优化。
41、使用scipy.optimize.root()
求非线性方程的根。
42、使用scipy.integrate.solve_ivp()
求解常微分方程(ODEs)。
43、使用scipy.poly1d()
对多项式进行运算。
44、使用scipy.linalg.svd()
实现主成分分析。
45、使用scipy.stats.zscore()
进行时间序列分析。
46、使用
scipy.stats
对概率分布进行建模和分析。
47、使用scipy.stats
从各种分布中生成随机数。
48、使用scipy.interpolate.griddata()
进行二维插值。
49、使用scipy.stats.gaussian_kde()
估计概率密度函数。
50、使用scipy.optimize.fsolve()
求解非线性方程组。
51、使用scipy.interpolate.Rbf
进行局部径向基函数插值。
52、使用scipy.svm
实现用于分类和回归的支持向量机。
53、使用
scipy.sparse.csgraph
表示和操作稀疏图。
54、使用scipy.linalg.expm()
计算矩阵指数。
55、使用scipy.spatial.distance.squareform()
进行多维缩放以实现降维。
56、使用快速傅里叶变换高效地计算卷积和相关。
57、使用scipy.optimize.nnls()
应用非负矩阵分解进行特征提取和降维。
58、探究连接函数用于对多元相关性进行建模。
59、使用scipy.integrate.odeint()
求解随机微分方程。
60、使用scipy.spatial
进行地理空间操作。
61、使用scipy.stats.linregress()
实现加权最小二乘法回归。
62、使用scipy.signal
分析时频关系。
63、使用scipy.interpolate.interp2d()
在二元空间中进行插值。
64、使用scipy.signal.lfilter()
应用因果时间序列滤波器。
65、使用scipy.optimize.minimize()
进行参数的最大似然估计。
66、使用scipy.sparse.linalg.svds()
实现用于协同过滤的矩阵分解。
67、使用scipy.sparse.linalg.spsolve()
利用雅可比迭代求解线性方程组。
68、利用超几何函数scipy.special.hyp2f1(1, 1, 2, 0.5)进行高级数学计算。
69、使用
scipy.interpolate.BSpline()
进行B样条插值。
70、使用scipy.stats
中的统计方法识别数据中的异常值。
71、使用scipy.interpolate.pchip
进行分段三次埃尔米特插值。
72、应用scipy.io.wavfile
倒谱分析来检测信号中的音高。
73、使用scipy.spatial.distance.pdist()
定义自定义距离度量。
74、使用scipy.linalg.svd()
将矩阵分解为奇异值分解(SVD)形式。
75、使用傅里叶分析来分析信号中的谐波成分。
76、使用scipy.signal.filtfilt()
实现时域滤波。
77、进行QR分解以高效求解线性方程组。
78、使用scipy.ndimage.morphology
对图像应用形态学操作。
79、使用scipy.optimize.anneal()
利用模拟退火进行全局优化。
80、实现哈密顿蒙特卡洛用于贝叶斯推断。
81、使用scipy.spatial.Delaunay()
为点集创建德劳内三角剖分。
82、使用scipy.ndimage.register_translation()
进行图像配准。
83、使用典型相关分析(CCA)进行多元分析。
84、使用scipy.stats.multivariate_normal()
将高斯混合模型拟合到数据上。
85、使用scipy.interpolate.griddata()
和
matplotlib
创建三维绘图。
86、使用scipy.optimize.minimize()
利用内尔德-米德算法优化函数。
87、使用scipy.optimize.nnls()
进行非负最小二乘法回归。
88、使用scipy.stats.mstats
实现用于贝叶斯建模的马尔可夫链蒙特卡洛。
89、使用scipy.stats.wasserstein_distance()
计算两个分布之间的地球移动距离。
90、进行柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验以评估拟合优度。
91、使用scipy.ndimage
中的直方图均衡化增强图像对比度。
92、使用
scipy.signal.butter()
为信号处理设计巴特沃斯滤波器。
93、使用scipy.signal.savgol_filter()
应用萨维茨基-戈莱平滑滤波器。
94、使用scipy.interpolate.griddata()
实现反距离加权插值。
95、使用scipy.signal.hurst()
估计分形时间序列的赫斯特指数。
96、scipy.linalg.schur
进行舒尔分解以实现三角矩阵分解。
97、使用scipy.signal.convolve2d()
实现二维卷积。
98、使用scipy.stats.wasserstein_barycenter()
计算一组分布的瓦瑟斯坦重心。
99、使用
scipy.signal.hilbert()
应用希尔伯特变换来提取解析信号。
100、结合sympy
使用scipy.integrate.quad
对符号表达式进行符号积分。
总结
这100个小技巧涵盖了广泛的SciPy功能,从基本的数值运算到优化、信号处理、统计分析等高级主题,有助于你熟练地在Python中使用SciPy进行科学和技术计算。
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