البدء مع NumPy: التثبيت والتعريف
يوفر هذا البرنامج التعليمي مقدمة شاملة لـ NumPy، وهي مكتبة أساسية للحوسبة العددية في Python. سنغطي طرق التثبيت واستكشاف أسباب شعبية NumPy.
جدول المحتويات
مقدمة إلى NumPy
NumPy، اختصارًا لـ Numerical Python، هي مكتبة أساسية في نظام بيئة الحوسبة العلمية في Python. مساهمتها الأساسية هي كائن ndarray (مصفوفة متعددة الأبعاد) القوي. ndarrays أكثر كفاءة بكثير من قوائم Python القياسية، خاصة عند التعامل مع مجموعات بيانات كبيرة أو إجراء عمليات حسابية عددية. تنبع هذه الكفاءة من تنفيذ NumPy المُحسّن في C ودعمها للعمليات المتجهية، والتي تسمح بإجراء حسابات سريعة لكل عنصر عبر المصفوفات بأكملها.
إلى جانب ndarray، توفر NumPy مجموعة واسعة من الدوال الرياضية المُحسّنة لعمليات المصفوفة، مما يجعلها مثالية للمهام التي تتضمن:
- الجبر الخطي
- تحويلات فورييه
- توليد الأعداد العشوائية
- التحليل الإحصائي
- و الكثير غيرها!
لماذا تختار NumPy؟
تتمثل مزايا NumPy على قوائم Python القياسية في:
- السرعة والكفاءة:
ndarraysأسرع وأكثر كفاءة من حيث الذاكرة من القوائم، خاصةً للعمليات العددية. هذه ميزة حاسمة لمعالجة البيانات على نطاق واسع. - العمليات المتجهية: يسمح لك NumPy بإجراء عمليات على المصفوفات بأكملها دفعة واحدة، بدلاً من التكرار عبر العناصر الفردية. هذا التجهيه يسرّع الحسابات بشكل كبير.
- البث: هذه الميزة القوية تمكّن من إجراء عمليات لكل عنصر بين مصفوفات ذات أشكال مختلفة (تحت ظروف محددة)، مما يبسط الكود ويعزز الأداء.
- الوظائف الواسعة: توفر NumPy مجموعة شاملة من الدوال الرياضية والمنطقية المصممة خصيصًا لمعالجة المصفوفات.
- التكامل السلس: تتكامل NumPy بسلاسة مع مكتبات Python العلمية الأخرى مثل SciPy و Matplotlib و Pandas، لتشكيل نظام بيئي قوي لعلوم البيانات والحوسبة العلمية.
التثبيت
تثبيت NumPy سهل باستخدام مديري حزم Python الشائعين.
باستخدام pip
pip هو مثبت حزم Python القياسي. افتح محطة الطرفية أو موجه الأوامر وقم بتنفيذ:
pip install numpyسيتم تنزيل أحدث إصدار مستقر من NumPy وتثبيته. إذا واجهت مشاكل في الأذونات، فقد تحتاج إلى استخدام sudo (Linux/macOS) أو تشغيل موجه الأوامر كمسؤول (Windows).
باستخدام conda
يوفر Conda، وهو مدير حزم وبيئات (يستخدم غالبًا مع Anaconda أو Miniconda)، طريقة تثبيت أخرى:
conda install numpyالتحقق من التثبيت
بعد التثبيت، تحقق منه عن طريق فتح مترجم Python واستيراد NumPy:
import numpy as np
print(np.__version__)سيقوم هذا بطباعة إصدار NumPy المثبت لديك. يشير ImportError إلى فشل التثبيت؛ راجع خطواتك.
الخطوات التالية: رحلتك مع NumPy
توفر هذه المقدمة أساسًا. لتعميق خبرتك في NumPy، استكشف:
- إنشاء المصفوفات: تعلم إنشاء مصفوفات من قوائم، ونطاقات، وهياكل بيانات أخرى.
- معالجة المصفوفات: إتقان إعادة تشكيل المصفوفات، وتقطيعها، وفهرستها.
- عمليات المصفوفات: استكشف عمليات لكل عنصر، وعمليات المصفوفة، ودوال الجبر الخطي.
- البث: فهم واستخدام البث للحسابات الفعالة.
توفر العديد من البرامج التعليمية عبر الإنترنت ووثائق NumPy الرسمية إرشادات شاملة.