Python操作多维数组输出和矩阵运算示例
本文实例讲述了Python操作多维数组输出和矩阵运算。分享给大家供大家参考，具体如下：
在许多编程语言中（Java，COBOL，BASIC），多维数组或者矩阵是（限定各维度的大小）预先定义好的。而在Python中，其实现更简单一些。
如果需要处理更加复杂的情形，可能需要使用Python的数学模块包NumPy，链接地址：http://numpy.sourceforge.net/
首先来看一个简单的二维表格。投掷两枚骰子时，有36种可能的结果。我们可以将其制成一个二维表格，行和列分别代表一枚骰子的得数：
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7
2 3 4 5 6 7 8
3 4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 9 10
5 6 7 8 9 10 11
6 7 8 9 10 11 12
在Python中，一个像这样的多维表格可以通过“序列的序列”实现。一个表格是行的序列。每一行又是独立单元格的序列。这类似于我们使用的数学记号，在数学里我们用Ai,j，而在Python里我们使用A[i][j]，代表矩阵的第i行第j列。
这看起来非常像“元组的列表”（ListsofTuples）。
“列表的列表”示例
我们可以使用嵌套的列表推导式（listcomprehension）创建一个表格。下面的例子创建了一个“序列的序列”构成的表格，并为表格的每一个单元格赋值。
table=[[0foriinrange(6)]forjinrange(6)] print(table) ford1inrange(6): ford2inrange(6): table[d1][d2]=d1+d2+2 print(table)
程序的输出结果如下：
[[0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0],
[0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0]]
[[2,3,4,5,6,7],[3,4,5,6,7,8],[4,5,6,7,8,9],
[5,6,7,8,9,10],[6,7,8,9,10,11],[7,8,9,10,11,12]]
这个程序做了两件事：创建了一个6×6的全0表格。然后使用两枚骰子的可能组合的数值填充表格。这并非完成此功能最有效的方式，但我们通过这个简单的例子来演示几项技术。我们仔细看一下程序的前后两部分。
程序的第一部分创建并输出了一个包含6个元素的列表，我们称之为“表格”；表格中的每一个元素都是一个包含6个0元素的列表。它使用列表推导式，对于范围从0到6的每一个j都创建对象。每一个对象都是一个0元素列表，由i变量从0到6遍历产生。初始化完成之后，打印输出二维全0表格。
推导式可以从里向外阅读，就像一个普通表达式一样。内层列表[0foriinrange(6)]创建了一个包含6个0的简单列表。外层列表[[...]forjinrange(6)]创建了这些内层列表的6个深拷贝。
程序的第2个部分对2个骰子的每一个组合进行迭代，填充表格的每一个单元格。这由两层嵌套循环实现，每一个循环迭代一个骰子。外层循环枚举第一个骰子的所有可能值d1。内层循环枚举第二个骰子d2。
更新每一个单元格时需要通过table[d1]选择每一行；这是一个包含6个值的列表。这个列表中选定的单元格通过...[d2]进行选择。我们将掷骰子的值赋给这个单元格，d1+d2+2
其他示例
打印出的列表的列表不太容易阅读。下面的循环会以一种更加可读的形式显示表格。
>>> forrowintable: ... printrow ... [2,3,4,5,6,7] [3,4,5,6,7,8] [4,5,6,7,8,9] [5,6,7,8,9,10] [6,7,8,9,10,11] [7,8,9,10,11,12]
作为练习，读者可以试着在打印列表内容时，再打印出行和列的表头。提示一下，使用"%2d"%value字符串运算符可以打印出固定长度的数字格式。
显示索引值（ExplicitIndexValues）
我们接下来对骰子表格进行汇总统计，得出累计频率表。我们使用一个包含13个元素的列表（下标从0到12）表示每一个骰子值的出现频率。观察可知骰子值2在矩阵中只出现了一次，因此我们期望fq[2]的值为1。遍历矩阵中的每一个单元格，得出累计频率表。
fq=13*[0] foriinrange(6): forjinrange(6): c=table[i][j] fq[c]+=1
使用下标i选出表格中的行，用下标j从行中选出一列，得到单元格c。然后用fq统计频率。
这看起来非常的数学和规范。Python提供了另外一种更简单一些的方式。
使用列表迭代器而非下标
表格是列表的列表，可以采用无下标的for循环遍历列表元素。
fq=13*[0] printfq forrowintable: forcinrow: fq[c]+=1 printfq[2:]
数学矩阵
我们使用了“显示下标”技术操作数学定义的矩阵。矩阵操作可以通过这种方式比较清晰地完成。我们在此演示矩阵加法的实现。
m1=[[1,2,3,0],[4,5,6,0],[7,8,9,0]] m2=[[2,4,6,0],[1,3,5,0],[0,-1,-2,0]] m3=[4*[0]foriinrange(3)] foriinrange(3): forjinrange(4): m3[i][j]=m1[i][j]+m2[i][j] print(m3)
运行结果：
[[3,6,9,0],[5,8,11,0],[7,7,7,0]]
此例中，我们创建了两个输入矩阵m1和m2，每一个都是3×4矩阵。然后使用列表推导式初始化第三个3行4列的0矩阵m3。然后我们使用i变量遍历每一行，使用j变量遍历每一列，从而计算出m1和m2的和。
相关博文：PythonMulti-DimensionalArraysorMatricesChapter20.AdvancedSequences
本文链接：http://bookshadow.com/weblog/2015/01/08/python-multi-dimensional-arrays-matrices/
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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。
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