[파이썬] #004. Numpy 라이브러리란 무엇일까?

1. 개요

파이썬을 활용하여 머신러닝과 딥러닝을 앞으로 공부해나갈 것인데, 그 중 numpy라는 것은 산술연산을 위한 라이브러리입니다. 배열(array), 행렬(Matrix) 등 다양하게 사용됩니다. 

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2. 내용

Numpy 설치

 

• 라이브러리는 보통 pip 명령문을 통해 powershell에서 환경을 셋팅해준 다음에 입력하면 설치가 됩니다.
  PS> $ENV_NAME="pydl"
  PS> py -3.10 -m venv envs\${ENV_NAME}
  PS> Set-ExecutionPolicy -Scope CurrentUser -ExecutionPolicy RemoteSigned
  PS> .\envs\pydl\Scripts\activate
  이런식으로요!
  
  
• 그 다음엔 pip명령문을 통해 numpy 라이브러리와 기타 라이브러리를 모두 설치해줍니다.
  pip install tensorflow-cpu~=2.0 scikit-learn pandas matplotlib jupyterlab

Numpy 배열 만들기

• 배열을 만들 때 자주 np.array() 메서드를 사용합니다. numpy.array에는 편리한 메서드가 많이 있어 딥러닝을 구현할 때 이 메서드들을 사용합니다. 
• 아래 그림을 보면 import numpy를 하고 as np로 alias를 설정하여 다음부터 np.array 이런식으로 간편하게 사용할 예정입니다.
• x = np.array([0~9]까지 설정하고 print(x)를 해보면 0부터 9까지 출력되는 것을 확인할 수 있습니다.

#import numpy설정 및 x 변수에 배열을 담아보자
import numpy as np
x = np.array([0,1,2,3,4,5,6,7,8,9])

#배열 x를 출력하고 데이터타입을 확인해보자
print(x)
type(x)

#배열 곱셈을 해보자
x*1
x*3

Numpy N차원 배열을 만들기

• Numpy N차원 배열도 만들 수 있습니다. 
• x=np.array로 2차원 배열을 만들었습니다. x.shape을 입력하니 2행 2열의 shape이라는 것을 확인할 수 있습니다.

import numpy as np
x = np.array([[0,1],[2,3]])
print(x)
x.shape
type(x)

 

브로드캐스트

• 단어는 어려운데 쉽게 표현하여 행렬이 다른 두개의 배열끼리도 계산할 수 있는 것입니다. 
• x의 행렬과 동일하게 y 또한 x와 똑같은 행렬(형상)으로 표현되어 [2,1],[2,1]을 각 원소별로 곱합니다. 따라서 결과 값은 array([[2,2], [4,1]])이 출력되는 것을 확인할 수 있습니다. 

import numpy as np
x = np.array([[1,2],[2,1]])
y = np.array([2,1])

#브로드캐스트 결과값 확인하기
x*y

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3. 마치며

이번 시간은 numpy 라는 산술연산이 가능한 라이브러리를 소개했습니다. 머신러닝과 딥러닝을 하면서 배열과 행렬은 필수적인 것이기 때문에 numpy는 반드시 알아야 할 라이브러리 중에 하나입니다. 다음엔 matplotlib 라이브러리를 소개해드리겠습니다. matplotlib는 파이썬 내에서 그래프를 그리는 라이브러리입니다. 

 

질문이 있으시면 언제든 댓글 남겨주세요! 답변드리겠습니다.

이 글을 보는 모든 분들 오늘 하루가 행복하시길 바랍니다.

감사합니다.