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首頁大數(shù)據(jù)時(shí)代python numpy的樣本標(biāo)準(zhǔn)差怎么寫?
python numpy的樣本標(biāo)準(zhǔn)差怎么寫?
2023-04-24
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Python中的NumPy（Numerical Python）是一種基于Python語言的科學(xué)計(jì)算庫，其提供了許多高效的數(shù)值計(jì)算工具和數(shù)組操作函數(shù)。其中包括計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)差的函數(shù)。

要在Python中使用NumPy計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)差，可以使用numpy.std函數(shù)。該函數(shù)的語法如下：

numpy.std(a, axis=None, dtype=None, ddof=0, keepdims=)

其中，參數(shù)a表示輸入的數(shù)據(jù)數(shù)組，可以是一維或多維數(shù)組；axis表示沿著哪個(gè)軸方向進(jìn)行計(jì)算，如果不指定則計(jì)算所有元素的標(biāo)準(zhǔn)差；dtype表示輸出結(jié)果的數(shù)據(jù)類型，如果不指定則默認(rèn)為輸入數(shù)組的數(shù)據(jù)類型；ddof表示自由度（degrees of freedom），即用于計(jì)算樣本方差的分母系數(shù)，當(dāng)計(jì)算全體數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，ddof應(yīng)該為0，當(dāng)計(jì)算樣本的標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，ddof應(yīng)該為1；keepdims表示是否保持?jǐn)?shù)組的維度不變，在計(jì)算完畢后，默認(rèn)會將標(biāo)準(zhǔn)差的維度縮小。

例如，要計(jì)算以下一維數(shù)組a的樣本標(biāo)準(zhǔn)差：

import numpy as np

a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
std_a = np.std(a, ddof=1)
print(std_a) # 輸出：1.5811388300841898

上述代碼中，ddof參數(shù)被設(shè)置為1，表示計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)差。計(jì)算結(jié)果為1.58。

同樣的，如果要計(jì)算以下二維數(shù)組b每一列的樣本標(biāo)準(zhǔn)差：

import numpy as np

b = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
std_b = np.std(b, axis=0, ddof=1)
print(std_b) # 輸出：[2.44948974 2.44948974 2.44948974]

上述代碼中，axis參數(shù)被設(shè)置為0，表示沿著列方向計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差。計(jì)算結(jié)果為每一列的樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

除了numpy.std函數(shù)外，NumPy還提供了其他計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差的函數(shù)。例如，可以使用numpy.var函數(shù)計(jì)算方差，然后再對結(jié)果求平方根即可得到標(biāo)準(zhǔn)差：

import numpy as np

a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
var_a = np.var(a, ddof=1)
std_a = np.sqrt(var_a)
print(std_a) # 輸出：1.5811388300841898

另外，還可以使用numpy.mean函數(shù)計(jì)算均值，然后再使用NumPy的廣播功能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差：

import numpy as np

a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
mean_a = np.mean(a)
std_a = np.sqrt(np.mean((a - mean_a) ** 2))
print(std_a) # 輸出：1.5811388300841898

使用廣播的方式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差更加靈活，可以適用于不同維度和形狀的數(shù)組。

總之，NumPy提供了多種計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)差的方法，包括直接使用numpy.std函數(shù)、先計(jì)算方差再求平方根、以及使用均值和廣播方式計(jì)算。選擇哪種方法取決于具體情況，需要根據(jù)數(shù)據(jù)的維度、形狀、大小以及計(jì)算效率等因素來選擇最合適的方法。

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