[python] Numpy 데이터타입, 메모리저장, 배열

Numpy 란?

C언어로 개발되었으며, 계산을 위한 라이브러리로서 다차원 배열을 처리하는데 필요한 기능을 제공합니다.

 

 

Numpy 데이터 타입

# numpy : ndarray
import numpy as np

nn = [1, 2, 3.5]
nn1 = (6,7,8,9)
ss1 = ['tom', 'james', 'oscar']
ss2 = {'a' , 'b', 'c'}

print(nn, ' ', type(nn))
print(nn1, ' ' , type(nn1))
print(ss1, ' ' , type(ss1))
print(ss2, ' ' , type(ss2))

# 출력 결과

[1, 2, 3.5]   <class 'list'>
(6, 7, 8, 9)   <class 'tuple'>
['tom', 'james', 'oscar']   <class 'list'>
{'a', 'b', 'c'}   <class 'set'>

 

변수에 할당한 데이터와 출력 된 값 및 데이터 타입 형태를 보면 들어간 타입의 형태로 출력 되는 것을 알 수 있스니다.

 

서로 성격이 다른 타입일 경우 상위 타입을 따라서 출력됩니다.

 

- 바깥쪽이 가장 큰 상위 타입

str ( somplex ( float ( int ) ) )

 

Numpy 메모리 저장

 

파이썬과 Numpy가 차지하는 메모리에는 차이가 있다.

 

파이썬은 값에 상관없이 다 다른 메모리를 차지하는 특징이있습니다.

li = list(range(1,10))
print(li) # list 형태

print(id(li[0]), id(li[1]), id(li[2]), id(li[3]), id(li[4]), id(li[5]), id(li[6]), id(li[7]), id(li[8]))


# 출력 결과

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
10914496 10914528 10914560 10914592 10914624 10914656 10914688 10914720 10914752

 

출력 결과를 보시면 id 값이 전부 다른 것을 확인 할 수 있습니다.

 

반면, Numpy 의 경우 C의 배열을 사용하기 때문에 하나의 메모리 안에 데이터를 하나씩 쌓아두는 특징을 가지고 있습

니다.

 

 

numpy_arr = np.array(li)

print(id(numpy_arr[0]), id(numpy_arr[1]), id(numpy_arr[2]), id(numpy_arr[3]), id(numpy_arr[4]))


# 출력 결과

139921874137520 139921874137520 139921874137520 139921874137520 139921874137520

출력 되는 id의 값이 전부 동일한 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

결과적으로, 데이터 분석을 할 경우 들어오는 데이터의 양이 많기 떄문에 python 의 list 를 사용하는 것이 아니라

 

Numpy의 array 배열을 사용하는 것이 더 적합한 것을 알 수 있습니다.

 

 

추가 - 위에 특징들로인해 python의 list 값에 *값 을 해주면 list를 값 만큼 반복하지만 Numpy 의 경우 각 요소들에 * 값

 

을 해주는 특징을 가집니다.

print('a ' * 10)

for i in li:
  print(i*10, end = ' ')
  

# 출력 결과

a a a a a a a a a a 
10 20 30 40 50 60 70 80 90 

 

Numpy 배열

넘파이에서 사용하는 배열은 주로 벡터와 행렬을 사용하는 선형대수 계산에 사용됩니다.

 

1차원 배열 - 리스트를 넣으면 배열로 변환

exarr = np.array([1,2,3,4,5,6,7,8,9])


# 출력 결과

[1 2 3 4 5 6 7 8 9]   <class 'numpy.ndarray'>

 

2차원 배열 - 리스트의 리스트(list of list)를 이용하는 경우 2차원 배열을 생성할 수 있습니다. 가로는 행의 개수 세로는 열의 개수가 됩니다.

 

exarr1 = np.array([[1,2,3,4],[5,6,7,8]])
print(exarr1, ' ' , type(exarr1))


# 출력 결과

[[1 2 3 4]
 [5 6 7 8]]   <class 'numpy.ndarray'>

Numpy 에서의 배열은 다른 배열과는 다른 차이점을 가지고 있습니다.

 

예를들어 아래 소스에서도 보여드리겠지만, arr[0] 과 arr[[0]] dms 다른 점을 가지고 있습니다.

 

arr[0] 은 1차원 배열 , arr[[0]] 은 2차원 배열이라는 특징을 가지고 있습니다.

 

import numpy as np

arr1 = np.array([[10,20,30], [40,50,60]], dtype='float32')
print(type(arr1), ' ' , arr1.dtype, ' ' , arr1.shape, ' ' , arr1.ndim, ' ' , arr1.size, end = '\n')

print(arr1, end = '\n\n')

print(arr1[0,0], arr1[0, 1], end = '\n\n')
arr1[0] = 10
print(arr1[0,1], arr1[0,2], end = '\n\n')

print('-------------------------')

print(arr1, end = '\n\n')

print(arr1[[0]], end = '\n\n')

print(arr1[[0,1]], end = '\n\n')

print(arr1[0], end = '\n\n')


# 출력결과

<class 'numpy.ndarray'>   float32   (2, 3)   2   6
[[10. 20. 30.]
 [40. 50. 60.]]

10.0 20.0

10.0 10.0

-------------------------

[[10. 10. 10.]
 [40. 50. 60.]]

[[10. 10. 10.]]

[[10. 10. 10.]
 [40. 50. 60.]]

[10. 10. 10.]

 

 

 

위에 소스를 보시면 arr1[0]은 1차원 배열로 list 형태인 것을 알 수 있으며,

 

그 다음 줄 arr1[[0]] 인 경우는 arr1[0]과 다르게 0 행 1열의 2차원 배열을 의미하며 [[10. 10. 10]] 을 출력하였습니다.