用Numpy 与 Matplotlib生成一个四维数组 `(shape:2*3*4*5)，内容是从1到120固定顺序的120个数 ，以后两维度为单位，计算它们的和

在Python中，我们可以使用NumPy库创建一个四维数组，并使用Matplotlib仅用于数据可视化，因为其主要用于二维和三维图形。首先，我们创建四维数组并填充从1到120的数值，然后计算指定大小块的和。以下是步骤：

import numpy as np

# 创建一个2x3x4x5的四维数组
arr = np.arange(1, 121).reshape((2, 3, 4, 5))

# 计算每两个维度组成的块的总和
slices = arr.reshape(-1, arr.shape[-2] * arr.shape[-1])
block_sums = slices.sum(axis=1)

print("四维数组:")
print(arr)
print("\n每个2x4块的和:")
print(block_sums)

# 使用Matplotlib展示数据，这里仅作示意，因为我们通常不会用Matplotlib处理数值计算结果
import matplotlib.pyplot as plt

# 可视化部分，由于是数值结果，通常会用直方图、散点图等，而不是简单的线图
plt.figure()
plt.hist(block_sums, bins=range(1, block_sums.max() + 1), rwidth=0.8)
plt.xlabel('块和')
plt.ylabel('频次')
plt.title('块和分布')
plt.show()

相关问题

python生成一个函数，其功能为取出名为temperaturea的numpy数组的任意一个角部元素，以及第一列和第一行最中间元素，内部最中间元素，若为偶数则取两个数字的平均值，并以上述四个数字生成折线图。

可以创建一个名为`generate_line_chart`的函数来完成这个任务。首先需要安装matplotlib库，如果没有安装，可以使用pip安装：

pip install matplotlib

然后编写函数如下：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def generate_line_chart(temperaturea):
    # 检查输入是否为NumPy数组
    if not isinstance(temperaturea, np.ndarray):
        raise ValueError("Input must be a NumPy array")
    
    # 确保数组是二维的
    if len(temperaturea.shape) != 2:
        raise ValueError("Array must be 2D")

    # 提取角部、第一列和第一行中间元素
    corner_value = temperaturea[0, 0]
    first_row_middle = temperaturea[int(len(temperaturea) / 2), 0]
    first_column_middle = temperaturea[0, int(len(temperaturea[0]) / 2)]
    if temperaturea.shape[1] % 2 == 0:  # 判断列是否为偶数
        inner_middle = (temperaturea[int(len(temperaturea) / 2), int(len(temperaturea[0]) / 2)] +
                        temperaturea[int(len(temperaturea) / 2) - 1, int(len(temperaturea[0]) / 2)]) / 2
    else:
        inner_middle = temperaturea[int(len(temperaturea) / 2), int(len(temperaturea[0]) / 2)]

    # 创建数据列表
    data_points = [corner_value, first_row_middle, first_column_middle, inner_middle]

    # 绘制折线图
    plt.plot(range(1, len(data_points) + 1), data_points)
    plt.xlabel('Index')
    plt.ylabel('Temperature Value')
    plt.title('Line Chart of Selected Elements')
    plt.grid(True)
    plt.show()

# 调用函数并传入temperaturea数组
temperaturea_example = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])  # 示例数据
generate_line_chart(temperaturea_example)

from scipy.io import loadmat import numpy as np import math import matplotlib.pyplot as plt import sys, os import pickle from mnist import load_mnist # 函数定义和画图 # 例子：定义step函数以及画图 def step_function(x): y=x>0 return np.array(y,int) def show_step(x): y=step_function(x) plt.plot(x,y,label='step function') plt.legend(loc="best") x = np.arange(-5.0, 5.0, 0.1) show_step(x) ''' 1. 根据阶跃函数step_function的例子，写出sigmoide和Relu函数的定义并画图。 ''' ''' 2. 定义softmax函数，根据输入x=[0.3,2.9,4.0]，给出softmax函数的输出，并对输出结果求和。 ''' #获取mnist数据 def get_data(): (x_train, t_train), (x_test, t_test) = load_mnist(normalize=True, flatten=True, one_hot_label=False) return x_train,t_train,x_test, t_test #c初始化网络结构，network是字典，保存每一层网络参数W和b def init_network(): with open("sample_weight.pkl", 'rb') as f: network = pickle.load(f) return network #字典 ''' 3. 调用get_data和init_network函数， 输出x_train, t_train，x_test,t_test，以及network中每层参数的shape（一共三层） ''' ''' 4. 定义predict函数，进行手写数字的识别。 识别方法： 假设输入手写数字图像为x，维数为784（28*28的图像拉成一维向量）， 第一层网络权值为W1（维数784, 50），b1（维数为50），第一层网络输出：z1=sigmoid(x*W1+b2)。 第二层网络权值为W2（维数50, 100），b2（维数为100），第二层网络输出：z2=sigmoid(z1*W2+b2)。 第三层网络权值为W3（维数100, 10），b3（维数为10），第三层网络输出（即识别结果）：p=softmax(z2*W3+b3)， p是向量，维数为10（类别数），表示图像x属于每一个类别的概率， 例如p=[0, 0, 0.95, 0.05, 0, 0, 0, 0, 0, 0]，表示x属于第三类（数字2）的概率为0.95， 属于第四类（数字3）的概率为0.05，属于其他类别的概率为0. 由于x属于第三类的概率最大，因此，x属于第三类。 ''' ''' 5. 进行手写数字识别分类准确度的计算（总体分类精度）,输出分类准确度。 例如测试数据数量为100，其中正确分类的数量为92，那么分类精度=92/100=0.92。 '''

1. Sigmoid函数的定义和画图：

def sigmoid(x):
    return 1 / (1 + np.exp(-x))

def show_sigmoid(x):
    y = sigmoid(x)
    plt.plot(x, y, label='sigmoid function')
    plt.legend(loc="best")
    
x = np.arange(-5.0, 5.0, 0.1)
show_sigmoid(x)

ReLU函数的定义和画图：

def relu(x):
    return np.maximum(0, x)

def show_relu(x):
    y = relu(x)
    plt.plot(x, y, label='ReLU function')
    plt.legend(loc="best")
    
x = np.arange(-5.0, 5.0, 0.1)
show_relu(x)

2. Softmax函数的定义：

def softmax(x):
    exp_x = np.exp(x)
    sum_exp_x = np.sum(exp_x)
    return exp_x / sum_exp_x

对于输入x=[0.3,2.9,4.0]，softmax函数的输出为：

softmax(x)
array([0.01821127, 0.24519181, 0.73659691])

输出结果求和为1.

3. 调用get_data和init_network函数，输出x_train, t_train，x_test,t_test，以及network中每层参数的shape（一共三层）：

x_train, t_train, x_test, t_test = get_data()
network = init_network()
for i, (w, b) in enumerate(network.items()):
    print(f"Layer {i+1}: W shape:{w.shape}, b shape:{b.shape}")
print(f"x_train shape: {x_train.shape}")
print(f"t_train shape: {t_train.shape}")
print(f"x_test shape: {x_test.shape}")
print(f"t_test shape: {t_test.shape}")

4. 手写数字的识别代码如下：

def predict(network, x):
    W1, b1 = network['W1'], network['b1']
    W2, b2 = network['W2'], network['b2']
    W3, b3 = network['W3'], network['b3']
    z1 = sigmoid(np.dot(x, W1) + b1)
    z2 = sigmoid(np.dot(z1, W2) + b2)
    y = softmax(np.dot(z2, W3) + b3)
    return y

# 获取测试数据
x_train, t_train, x_test, t_test = get_data()
network = init_network()

# 使用测试数据进行预测
accuracy_cnt = 0
for i in range(len(x_test)):
    y = predict(network, x_test[i])
    p = np.argmax(y)
    if p == t_test[i]:
        accuracy_cnt += 1

# 输出分类准确度
accuracy = float(accuracy_cnt) / len(x_test)
print("Accuracy:" + str(accuracy))

5. 进行手写数字识别分类准确度的计算（总体分类精度）：
代码中已经实现，输出分类准确度即可。