Как форматировать элементы матрицы в питоне

Как форматировать позиции элементов двумерного массива при выводе?

Подскажите пожалуйста, есть ли в Python методы, позволяющие выравнивать элементы в двумерном массиве, в зависимости от количества знаков в этом элементе? Например, у меня есть матрица случайных чисел размерностью МхМ (М вводит пользователь), диапазон чисел — от 1 до 50. Я хочу, чтобы при выводе все элементы в каждом столбце были выравнены по правому краю относительно друг друга. Т.е, делаю 3 отступа, если элемент — это однозначное число, и 2 отступа, если двузначное. Сделал это через if .. else, но может быть есть более лаконичный и красивый способ? заранее спасибо

Вы можете использовать встроенные форматеры f-строк:

Дизайн сайта / логотип © 2023 Stack Exchange Inc; пользовательские материалы лицензированы в соответствии с CC BY-SA . rev 2023.3.20.43331

Нажимая «Принять все файлы cookie» вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.

Как отформатировать матрицу в Python 3?

Есть некая динамически генерирующаяся матрица. Мне необходимо из нее удалить все 1 и 3 столбцы.
Выглядит она примерно следующим образом:

(Некоторые пункты скрыл из соображений безопасности)

Не работают вообще. Где ошибка, к сожалению, я не очень понимаю, ибо только начинаю изучать Python и программирование в целом, и очень часто приходится прибегать к помощи «старших». Люди добрые, помогите, пожалуйста, решить данную (не очень сложную, вроде) проблему. Спасибо.

• Вопрос задан более двух лет назад
• 203 просмотра

Простой 10 комментариев

• Facebook
• Вконтакте
• Twitter

Василий Никонов, так вы сами используете самые простые конструкции, вам дают соответственно советы. Используйте numpy, там есть array. Или используйте pandas. Или sqlite3.

Тогда код будет поэлегантней, и советы соответствующие.

«Неча на зеркало пенять, коли рожа крива.»

mkone112, во-первых, надо быть добрее к людям, я Вам лично ничего плохо не сделал, и не понимаю, почему Вы так на меня ополчились. Я тут помощи спросил.

Во-вторых, я и сам прекрасно знаю и понимаю, что надо все гуглить, это необязательно каждый раз указывать. Если я каким-то образом сюда набрел — значит, я тоже этот сайт «нагуглил».

В-третьих, я читал дзен Python: «Явное лучше, чем неявное. Простое лучше, чем сложное. Сложное лучше, чем запутанное.». Но помимо этого там еще есть строчка: «Плоское лучше, чем вложенное.».

В-четвертых, мне непонятен смысл Вашей фразы о том, что человек может мне помогать на своих условиях. Какой смысл прийти, например, в прачечную и услышать, что Вы такой сякой и нехороший и что им придется чистить мое, например, пальто?

В-пятых, искренне не понимаю, что Вас не устраивает в моих тегах. Матрица — по сути, вложенные массивы. Или же Вас смущает именно математическая матрица? Так при вводе слова «матрица» ничего нет вообще, в при вводе «матрицы» ничего, кроме математической матрицы нет.

В-шестых, я сразу уточнил, что только изучаю Python и ищу тут помощи по конкретно моим вопросам, которые порою бывают очень неоднозначны.

Как форматировать элементы матрицы в питоне

Здесь первая строка списка a[0] является списком из чисел [1, 2, 3] . То есть a[0][0] == 1 , значение a[0][1] == 2 , a[0][2] == 3 , a[1][0] == 4 , a[1][1] == 5 , a[1][2] == 6 .

Для обработки и вывода списка, как правило, используют два вложенных цикла. Первый цикл перебирает номер строки, второй цикл бежит по элементам внутри строки. Например, вывести двумерный числовой список на экран построчно, разделяя числа пробелами внутри одной строки, можно так:

Однажды мы уже пытались объяснить, что переменная цикла for в Питоне может перебирать не только диапазон, создаваемый с помощью функции range() , но и вообще перебирать любые элементы любой последовательности. Последовательностями в Питоне являются списки, строки, а также некоторые другие объекты, с которыми мы пока не встречались. Продемонстрируем, как выводить двумерный массив, используя это удобное свойство цикла for :

Естественно, для вывода одной строки можно воспользоваться методом join() :

Используем два вложенных цикла для подсчета суммы всех чисел в списке:

Или то же самое с циклом не по индексу, а по значениям строк:

2. Создание вложенных списков

Пусть даны два числа: количество строк n и количество столбцов m . Необходимо создать список размером n × m , заполненный нулями.

Очевидное решение оказывается неверным:

В этом легко убедиться, если присвоить элементу a[0][0] значение 5 , а потом вывести значение другого элемента a[1][0] — оно тоже будет равно 5. Дело в том, что [0] * m возвращает ccылку на список из m нулей. Но последующее повторение этого элемента создает список из n элементов, которые являются ссылкой на один и тот же список (точно так же, как выполнение операции b = a для списков не создает новый список), поэтому все строки результирующего списка на самом деле являются одной и той же строкой.

В визуализаторе обратите внимание на номер id у списков. Если у двух списков id совпадает, то это на самом деле один и тот же список в памяти.

Таким образом, двумерный список нельзя создавать при помощи операции повторения одной строки. Что же делать?

Первый способ: сначала создадим список из n элементов (для начала просто из n нулей). Затем сделаем каждый элемент списка ссылкой на другой одномерный список из m элементов:

Другой (но похожий) способ: создать пустой список, потом n раз добавить в него новый элемент, являющийся списком-строкой:

Но еще проще воспользоваться генератором: создать список из n элементов, каждый из которых будет списком, состоящих из m нулей:

В этом случае каждый элемент создается независимо от остальных (заново конструируется список [0] * m для заполнения очередного элемента списка), а не копируются ссылки на один и тот же список.

3. Ввод двумерного массива

Пусть программа получает на вход двумерный массив в виде n строк, каждая из которых содержит m чисел, разделенных пробелами. Как их считать? Например, так:

Или, без использования сложных вложенных вызовов функций:

Можно сделать то же самое и при помощи генератора:

4. Пример обработки двумерного массива

Пусть дан квадратный массив из n строк и n столбцов. Необходимо элементам, находящимся на главной диагонали, проходящей из левого верхнего угла в правый нижний (то есть тем элементам a[i][j] , для которых i==j ) присвоить значение 1 , элементам, находящимся выше главной диагонали – значение 0, элементам, находящимся ниже главной диагонали – значение 2. То есть необходимо получить такой массив (пример для n==4 ):

Рассмотрим несколько способов решения этой задачи. Элементы, которые лежат выше главной диагонали – это элементы a[i][j] , для которых i<j , а для элементов ниже главной диагонали i>j . Таким образом, мы можем сравнивать значения i и j и по ним определять значение A[i][j] . Получаем следующий алгоритм:

Данный алгоритм плох, поскольку выполняет одну или две инструкции if для обработки каждого элемента. Если мы усложним алгоритм, то мы сможем обойтись вообще без условных инструкций.

Сначала заполним главную диагональ, для чего нам понадобится один цикл:

Затем заполним значением 0 все элементы выше главной диагонали, для чего нам понадобится в каждой из строк с номером i присвоить значение элементам a[i][j] для j = i+1 , . n-1 . Здесь нам понадобятся вложенные циклы:

Аналогично присваиваем значение 2 элементам a[i][j] для j = 0 , . i-1 :

Можно также внешние циклы объединить в один и получить еще одно, более компактное решение:

А вот такое решение использует операцию повторения списков для построения очередной строки списка. i -я строка списка состоит из i чисел 2 , затем идет одно число 1 , затем идет n-i-1 число 0 :

А можно заменить цикл на генератор:

5. Вложенные генераторы двумерных массивов

Для создания двумерных массивов можно использовать вложенные генераторы, разместив генератор списка, являющегося строкой, внутри генератора всех строк. Напомним, что сделать список из n строк и m столбцов можно при помощи генератора, создающего список из n элементов, каждый элемент которого является списком из m нулей:

Но при этом внутренний список также можно создать при помощи, например, такого генератора: [0 for j in range(m)] . Вложив один генератор в другой, получим вложенные генераторы:

Но если число 0 заменить на некоторое выражение, зависящее от i (номер строки) и j (номер столбца), то можно получить список, заполненный по некоторой формуле.

Например, пусть нужно задать следующий массив (для удобства добавлены дополнительные пробелы между элементами):

В этом массиве n = 5 строк, m = 6 столбцов, и элемент в строке i и столбце j вычисляется по формуле: a[i][j] = i * j .

Работа с матрицами Python

Работа с матрицами Python — это работа с двухмерными квадратными массивами, для которых дополнительно могут выполняться операции возведения в степень и перемножения.

Введение

Матрицей является двумерный массив, который состоит из M строк и N столбцов. Матрицы могут использоваться при осуществлении математических вычислений. Программисты используют матрицы, как правило, в научной сфере, но конечно их можно применять и для других целей, к примеру, для оперативной генерации уровней в видео играх.

Пользователь может самостоятельно выполнить любые функции для работы с матрицами, такие как, умножение, сложение, транспонирование и так далее. На Python эти операции осуществить существенно легче, чем языках программирования более низкого уровня, например, на Си. Однако постоянное написание одних и тех же алгоритмов не является оптимальным вариантом, по этой причине была сформирована библиотека NumPy. Она может быть использована для сложных научных вычислительных процедур и способна предоставить специалисту набор функций по обработке двумерных массивов. Вместо написания десятков строчек кода для исполнения не сложных операций над матрицами, пользователь может просто воспользоваться одной из функций библиотеки NumPy. Сама библиотека реализована на Python, Cи и Фортране, и по этой причине функции могут работать даже более быстро, чем на чистом Python.

Библиотека NumPy не является встроенной составляющей интерпретатора Python, поэтому перед импортом ее следует сначала установить. Для этого можно использовать утилиту pip, а именно, следует набрать следующую команду:

píp ínstall numpy

После установки библиотеки, она может быть подключена при помощи команды import. Для более удобной работы, можно переименовать numpy при импорте в np следующим образом: ímport numpy as np

Работа с матрицами Python

Для того чтобы создать матрицу, следует использовать функцию array(), в которую будет передан список. Приведем пример формирования матрицы, в котором в качестве аргумента функции используется двумерный список:

a = np.array([[3, 3, 3], [2, 5, 5]])

В качестве второго параметра может быть задан тип компонентов матрицы:

a = np.array([[3, 3, 3],[2, 5, 5]], int)

Последняя команда выводит на консоль следующую информацию:

Необходимо так же отметить, что если поменять ínt на str, то тип компонентов изменится на строковый. Помимо этого, при выводе в консоль NumPy в автоматическом режиме форматирует вывод для того, чтобы он имел вид матрицы, а компоненты были расположены друг под другом.

В качестве типа компонентов матрицы могут использоваться ínt, float, bool, complex, bytes, str, buffers. Также могут быть использованы и другие типы NumPy, а именно:

1. Логический тип.
2. Целочисленный тип.
3. Без знаковый целочисленный тип.
4. Вещественный тип.
5. Комплексный тип.

Для иллюстрации этих возможностей приведем следующие примеры:

• np.bool8 является логической переменной, занимающей один байт памяти,
• np.ínt64 является целым числом, занимающим восемь байт,
• np.uint16 является без знаковым целым числом, занимающим два байта в памяти,
• np.float32 является вещественным числом, занимающим четыре байта в памяти,
• np.complex64 является комплексным числом, которое состоит из четырех байтового вещественного числа действительной части и четырех байтов мнимой части.

Для того чтобы узнать размер матрицы, необходимо использовать атрибут shape следующим образом:

Будет выведено сообщение (2, 3)

Первое число, а именно двойка, является количеством строк, а второе число, то есть, тройка является количеством столбцов.

Когда требуется сформировать матрицу, которая состоит лишь из нулей, следует использовать функцию zeros():

Результатом данного кода будет следующее сообщение:

Для получения строки двухмерной матрицы, следует просто выполнить обращение к ней как показано ниже:

Будет выведено сообщение [3 3 3]

Для того чтобы получить столбец, требуется более сложная процедура. Можно использовать срезы, где в качестве первого компонента среза можно ничего не указывать, а вторым компонентом является номер искомого столбца. Ниже приведен пример:

arr = np.array([[3,3,3],[2,5,5]], str)

В результате будет выведено сообщение [‘3’ ‘5’].

Для того чтобы получить компонент, следует задать номер столбца и строки, в которых он расположен. К примеру, компонентом во второй строке и третьем столбце является цифра пять, что можно проверить следующим образом, помня, что нумерация отсчитывается от нуля:

arr = np.array([[3,3,3],[2,5,5]], str)

В результате будет выведено сообщение 5.

Для того чтобы выполнить операцию сложения матриц, следует просуммировать все их соответствующие компоненты. В Python для обозначения операции сложения применяется стандартный оператор «+». Приведем пример операции сложения матриц:

temp = arr1 + arr2

Результат сложения матриц будет следующим:

Здесь следует заметить, что суммировать можно только те матрицы, которые имеют равное количество строк и столбцов. В противном случае программа на Python выдаст ошибку ValueError.

Операция умножения матриц обладает сильными отличиями от сложения. Нельзя просто взять и выполнить перемножение соответствующих элементов двух матриц. Прежде всего матрицы обязаны являться согласованными, что означает равенство количества столбцов одной матрицы количеству строк другой и наоборот. В противном случае программа выпадет в ошибку. Умножение в библиотеке NumPy может быть исполнено при помощи метода dot(). Ниже приведен пример реализации операции умножения: