本文實(shí)例講述了Python操作多維數(shù)組輸出和矩陣運(yùn)算。分享給大家供大家參考，具體如下：

在許多編程語(yǔ)言中（Java，COBOL，BASIC），多維數(shù)組或者矩陣是（限定各維度的大?。╊A(yù)先定義好的。而在Python中，其實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單一些。

如果需要處理更加復(fù)雜的情形，可能需要使用Python的數(shù)學(xué)模塊包NumPy，鏈接地址：http://numpy.sourceforge.net/

首先來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的二維表格。投擲兩枚骰子時(shí)，有36種可能的結(jié)果。我們可以將其制成一個(gè)二維表格，行和列分別代表一枚骰子的得數(shù)：

 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，一個(gè)像這樣的多維表格可以通過(guò)“序列的序列”實(shí)現(xiàn)。一個(gè)表格是行的序列。每一行又是獨(dú)立單元格的序列。這類似于我們使用的數(shù)學(xué)記號(hào)，在數(shù)學(xué)里我們用Ai,j，而在Python里我們使用A[i][j]，代表矩陣的第i行第j列。

這看起來(lái)非常像“元組的列表”（Lists of Tuples）。

“列表的列表”示例

我們可以使用嵌套的列表推導(dǎo)式（list comprehension）創(chuàng)建一個(gè)表格。 下面的例子創(chuàng)建了一個(gè)“序列的序列”構(gòu)成的表格，并為表格的每一個(gè)單元格賦值。

table= [[0 for i in range(6)] for j in range(6)]
print(table)
for d1 in range(6):
  for d2 in range(6):
    table[d1][d2]= d1+d2+2
print(table)

程序的輸出結(jié)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]]

這個(gè)程序做了兩件事：創(chuàng)建了一個(gè)6 × 6的全0表格。 然后使用兩枚骰子的可能組合的數(shù)值填充表格。 這并非完成此功能最有效的方式，但我們通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)演示幾項(xiàng)技術(shù)。我們仔細(xì)看一下程序的前后兩部分。

程序的第一部分創(chuàng)建并輸出了一個(gè)包含6個(gè)元素的列表，我們稱之為“表格”；表格中的每一個(gè)元素都是一個(gè)包含6個(gè)0元素的列表。它使用列表推導(dǎo)式，對(duì)于范圍從0到6的每一個(gè)j都創(chuàng)建對(duì)象。每一個(gè)對(duì)象都是一個(gè)0元素列表，由i變量從0到6遍歷產(chǎn)生。初始化完成之后，打印輸出二維全0表格。

推導(dǎo)式可以從里向外閱讀，就像一個(gè)普通表達(dá)式一樣。內(nèi)層列表[ 0 for i in range(6) ]創(chuàng)建了一個(gè)包含6個(gè)0的簡(jiǎn)單列表。外層列表[ [...] for j in range(6) ]創(chuàng)建了這些內(nèi)層列表的6個(gè)深拷貝。

程序的第2個(gè)部分對(duì)2個(gè)骰子的每一個(gè)組合進(jìn)行迭代，填充表格的每一個(gè)單元格。這由兩層嵌套循環(huán)實(shí)現(xiàn)，每一個(gè)循環(huán)迭代一個(gè)骰子。外層循環(huán)枚舉第一個(gè)骰子的所有可能值d1。內(nèi)層循環(huán)枚舉第二個(gè)骰子d2。

更新每一個(gè)單元格時(shí)需要通過(guò)table[d1]選擇每一行；這是一個(gè)包含6個(gè)值的列表。這個(gè)列表中選定的單元格通過(guò)...[d2]進(jìn)行選擇。我們將擲骰子的值賦給這個(gè)單元格，d1+d2+2

其他示例

打印出的列表的列表不太容易閱讀。下面的循環(huán)會(huì)以一種更加可讀的形式顯示表格。

>>> 
for row in table:
... 
  print row
... 
[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]

作為練習(xí)，讀者可以試著在打印列表內(nèi)容時(shí)，再打印出行和列的表頭。提示一下，使用"%2d" % value字符串運(yùn)算符可以打印出固定長(zhǎng)度的數(shù)字格式。

顯示索引值（Explicit Index Values）

我們接下來(lái)對(duì)骰子表格進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，得出累計(jì)頻率表。我們使用一個(gè)包含13個(gè)元素的列表（下標(biāo)從0到12）表示每一個(gè)骰子值的出現(xiàn)頻率。觀察可知骰子值2在矩陣中只出現(xiàn)了一次，因此我們期望fq[2]的值為1。遍歷矩陣中的每一個(gè)單元格，得出累計(jì)頻率表。

fq= 13 * [0]
for i in range(6):
  for j in range(6):
    c= table[i][j]
    fq[ c ] += 1

使用下標(biāo)i選出表格中的行，用下標(biāo)j從行中選出一列，得到單元格c。然后用fq統(tǒng)計(jì)頻率。

這看起來(lái)非常的數(shù)學(xué)和規(guī)范。Python提供了另外一種更簡(jiǎn)單一些的方式。

使用列表迭代器而非下標(biāo)

表格是列表的列表，可以采用無(wú)下標(biāo)的for循環(huán)遍歷列表元素。

fq= 13 * [0]
print fq
for row in table:
  for c in row:
    fq[c] += 1
print fq[2:]

數(shù)學(xué)矩陣

我們使用了“顯示下標(biāo)”技術(shù)操作數(shù)學(xué)定義的矩陣。矩陣操作可以通過(guò)這種方式比較清晰地完成。我們?cè)诖搜菔揪仃嚰臃ǖ膶?shí)現(xiàn)。

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] for i in range(3)]
for i in range(3):
  for j in range(4):
    m3[i][j] = m1[i][j] + m2[i][j]
print(m3)

運(yùn)行結(jié)果：

[[3, 6, 9, 0], [5, 8, 11, 0], [7, 7, 7, 0]]

此例中，我們創(chuàng)建了兩個(gè)輸入矩陣m1和m2，每一個(gè)都是3×4矩陣。然后使用列表推導(dǎo)式初始化第三個(gè)3行4列的0矩陣m3。然后我們使用i變量遍歷每一行，使用j變量遍歷每一列，從而計(jì)算出m1和m2的和。

相關(guān)博文：Python Multi-Dimensional Arrays or Matrices Chapter 20. Advanced Sequences

本文鏈接：http://bookshadow.com/weblog/2015/01/08/python-multi-dimensional-arrays-matrices/

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希望本文所述對(duì)大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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