📜  使用 NumPy 在Python中计算平均值、方差和标准差

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:55:42.113000             🧑  作者: Mango

使用 NumPy 在Python中计算平均值、方差和标准差

麻木的 在Python中是一个通用的数组处理包。它提供了一个高性能的多维数组对象和用于处理这些数组的工具。它是使用Python进行科学计算的基础包。 Numpy 提供了非常简单的方法来计算平均值、方差和标准差。

平均的

平均表示一组数据中的中心值或典型值的数字,特别是众数、中位数或(最常见的)平均值,其计算方法是将集合中值的总和除以它们的数字。 n 个数 x 1 , x 2 , ……x n的平均值的基本公式是

A = (x_1 + x_2 ........ + x_n)/ n

例子:

假设有 8 个数据点,

2,\ 4,\ 4,\ 4,\ 5,\ 5,\ 7,\ 9

这8个数据点的平均值是,

A = \frac{2 + 4 + 4 + 4 + 5 + 5 + 7 + 9}{8} = 5

使用 Numpy 在Python中的平均值:

可以使用Python中的numpy.average()函数计算平均值。

示例 1:

Python
# Python program to get average of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9]
 
# Calculating average using average()
print(np.average(list))


Python
# Python program to get average of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [2, 40, 2, 502, 177, 7, 9]
 
# Calculating average using average()
print(np.average(list))


Python
# Python program to get variance of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9]
 
# Calculating variance using var()
print(np.var(list))


Python
# Python program to get variance of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [212, 231, 234, 564, 235]
 
# Calculating variance using var()
print(np.var(list))


Python
# Python program to get
# standard deviation of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9]
 
# Calculating standard
# deviation using var()
print(np.std(list))


Python
# Python program to get
# standard deviation of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [290, 124, 127, 899]
 
# Calculating standard
# deviation using var()
print(np.std(list))


输出:

5.0

示例 2:

Python

# Python program to get average of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [2, 40, 2, 502, 177, 7, 9]
 
# Calculating average using average()
print(np.average(list))

输出:

105.57142857142857

方差

方差是所有数字和平均值之间差异的平方和。方差的数学公式如下,

Formula: \sigma^{2}= \frac { \sum_{i=1}^{N} (x_{i}-\mu)^{2}}{N}

例子:

让我们考虑我们平均采用的相同数据集。首先,计算每个数据点与平均值的偏差,并对每个结果求平方,

\begin{array}{lll} (2-5)^2 = (-3)^2 = 9 && (5-5)^2 = 0^2 = 0 \\ (4-5)^2 = (-1)^2 = 1 && (5-5)^2 = 0^2 = 0 \\ (4-5)^2 = (-1)^2 = 1 && (7-5)^2 = 2^2 = 4 \\ (4-5)^2 = (-1)^2 = 1 && (9-5)^2 = 4^2 = 16. \\ \end{array}
variance = \frac{9 + 1 + 1 + 1 + 0 + 0 + 4 + 16}{8} = 4

使用 Numpy 在Python中的差异:

可以使用Python中的numpy.var()函数计算方差。

示例 1:

Python

# Python program to get variance of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9]
 
# Calculating variance using var()
print(np.var(list))

输出:

4.0

示例 2:

Python

# Python program to get variance of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [212, 231, 234, 564, 235]
 
# Calculating variance using var()
print(np.var(list))

输出:

18133.359999999997

标准差

标准偏差是方差的平方根。它衡量数据与平均值的差异程度。计算标准差的数学公式如下,

Standard Deviation = \sqrt{ variance }

例子:

上述数据的标准差,

Standard Deviation = \sqrt{ 4 } = 2

使用 Numpy 在Python中的标准偏差:

可以使用Python中的numpy.std()函数计算标准偏差。

示例 1:

Python

# Python program to get
# standard deviation of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9]
 
# Calculating standard
# deviation using var()
print(np.std(list))

输出:

2.0

示例 2:

Python

# Python program to get
# standard deviation of a list
 
# Importing the NumPy module
import numpy as np
 
# Taking a list of elements
list = [290, 124, 127, 899]
 
# Calculating standard
# deviation using var()
print(np.std(list))

输出:

318.35750344541907