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数据分析|基本数学函数

8.1 基本数学函数#

NumPy 提供了一系列数学函数,下表列出了常用的基本数学函数:

函数功能
np.sqrt(x)计算平方根
np.exp(x)计算指数 exe^x
np.log(x)计算自然对数 ln⁡x\ln x
np.sin(x) / np.cos(x)计算正弦值 / 余弦值
np.abs(x)计算绝对值
np.power(a, b)计算 aba^b
np.round(x, n)四舍五入到 n 位小数
np.ceil(x) / np.floor(x)向上取整 / 向下取整
np.isnan(x)检测是否为缺失值 NaN

8.2 平方根#

np.sqrt() 可以计算标量或数组中每个元素的平方根:

import numpy as np
# 计算标量的平方根
print(np.sqrt(9))
# 计算列表中每个元素的平方根
print(np.sqrt([1, 4, 9]))
# 计算数组中每个元素的平方根
arr = np.array([1, 25, 81])
print(np.sqrt(arr))

输出:

3.0
[1. 2. 3.]
[1. 5. 9.]

8.3 指数与对数#

np.exp(x) 计算 exe^x,np.log(x) 计算 ln⁡x\ln x(自然对数),两者互为逆运算。

# 计算 e 的 1 次方
print(np.exp(1))

输出:

2.718281828459045
# 计算 e 的自然对数
print(np.log(2.718281828459045))

输出:

1.0

8.4 三角函数#

np.sin() 和 np.cos() 接受弧度值作为参数。NumPy 提供了 np.pi 常量表示 π\pi。

# 计算正弦值和余弦值
print(np.sin(np.pi / 2)) # sin(90°) = 1
print(np.cos(np.pi)) # cos(180°) = -1

输出:

1.0
-1.0

8.5 绝对值#

np.abs() 计算数组中每个元素的绝对值:

arr = np.array([-1, 1, 2, -3])
print(np.abs(arr))

输出:

[1 1 2 3]

8.6 幂运算#

np.power(a, b) 计算 a 的 b 次幂,支持数组逐元素运算:

arr = np.array([-1, 1, 2, -3])
print(np.power(arr, 2))

输出:

[1 1 4 9]

8.7 四舍五入与取整#

四舍五入: np.round() 将数值四舍五入到指定小数位。注意:.5 的情况会向偶数方向舍入(银行家舍入法)。

print(np.round([3.2, 4.51, 4.5, 8.1, 9.6]))

输出:

[ 3. 5. 4. 8. 10.]

向上取整与向下取整:

arr = np.array([1.6, 25.1, 81.7])
print(np.ceil(arr)) # 向上取整
print(np.floor(arr)) # 向下取整

输出:

[ 2. 26. 82.]
[ 1. 25. 81.]

8.8 检测缺失值#

np.isnan() 用于检测数组中是否存在 NaN(Not a Number)缺失值,返回布尔数组:

result = np.isnan([1, 2, np.nan, 3])
print(result)

输出:

[False False True False]

在实际数据分析中,缺失值检测是数据清洗的重要前置步骤。np.isnan() 常与布尔索引配合使用,定位并处理缺失数据。


8.9 本节小结#

本节完成了以下内容:

  • 掌握了 np.sqrt()、np.exp()、np.log() 等指数/对数运算。
  • 掌握了 np.sin()、np.cos() 等三角函数的使用(参数为弧度)。
  • 掌握了 np.abs()、np.power()、np.round()、np.ceil()、np.floor() 等基础数学函数。
  • 掌握了 np.isnan() 检测缺失值的方法。

下一节我们将学习 NumPy 中的统计函数,包括求和、平均值、中位数、标准差、方差等。


数据分析

连载中

第 8 篇,共 21 篇本文属于系列

数据分析|基本数学函数
https://luq-blog.xyz/posts/2026-07-01-data-notes-08-math-functions/
作者
Luquiescene
发布于
2026-07-01
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0

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