numpy、scipy、pandas、matplotlib的读书报告

基本函数的用法

numpy

numpy是Python中用于进行科学计算的基础模块，它提供了高效的多维数组对象ndarray，以及相关的数学运算和线性代数函数。numpy的主要功能有：

• 创建和操作多维数组，如使用np.array()，np.arange()，np.zeros()，np.ones()，np.reshape()等函数。
• 对数组进行索引和切片，如使用a[i]，a[i,j]，a[:,j]，a[i:j:k]等语法。
• 对数组进行数学运算，如使用+，-，*，/，**，np.dot()，np.sin()，np.exp()等函数或运算符。
• 对数组进行统计分析，如使用np.sum()，np.mean()，np.std()，np.min()，np.max()，np.argmin()，np.argmax()等函数。
• 对数组进行排序，如使用np.sort()，np.argsort()，np.partition()，np.argpartition()等函数。
• 对数组进行广播，即根据一定的规则，使得不同形状的数组可以进行运算。
• 对数组进行线性代数运算，如使用np.linalg.inv()，np.linalg.det()，np.linalg.eig()，np.linalg.solve()等函数。

scipy

scipy是基于numpy的一个科学计算库，它提供了更多的高级函数和模块，涵盖了优化，积分，插值，傅里叶变换，信号处理，图像处理，常微分方程等领域。scipy的主要功能有：

• 使用scipy.optimize模块进行优化，如使用scipy.optimize.minimize()，scipy.optimize.curve_fit()，scipy.optimize.root()等函数。
• 使用scipy.integrate模块进行积分，如使用scipy.integrate.quad()，scipy.integrate.odeint()，scipy.integrate.solve_ivp()等函数。
• 使用scipy.interpolate模块进行插值，如使用scipy.interpolate.interp1d()，scipy.interpolate.splrep()，scipy.interpolate.splev()等函数。
• 使用scipy.fftpack模块进行傅里叶变换，如使用scipy.fftpack.fft()，scipy.fftpack.ifft()，scipy.fftpack.fftshift()等函数。
• 使用scipy.signal模块进行信号处理，如使用scipy.signal.convolve()，scipy.signal.correlate()，scipy.signal.firwin()，scipy.signal.lfilter()等函数。
• 使用scipy.ndimage模块进行图像处理，如使用scipy.ndimage.imread()，scipy.ndimage.rotate()，scipy.ndimage.zoom()，scipy.ndimage.filters.gaussian_filter()等函数。

pandas

pandas是一个用于数据分析和处理的库，它提供了两种主要的数据结构：Series和DataFrame。Series是一维的带标签的数组，DataFrame是二维的带标签的表格。pandas的主要功能有：

• 创建和操作Series和DataFrame，如使用pd.Series()，pd.DataFrame()，pd.read_csv()，pd.read_excel()，pd.to_csv()，pd.to_excel()等函数。
• 对Series和DataFrame进行索引和切片，如使用a.loc[]，a.iloc[]，a.at[]，a.iat[]，a[]，a[[ ]]等语法。
• 对Series和DataFrame进行数学运算，如使用+，-，*，/，**，np.dot()，np.sin()，np.exp()等函数或运算符。
• 对Series和DataFrame进行统计分析，如使用a.sum()，a.mean()，a.std()，a.min()，a.max()，a.idxmin()，a.idxmax()，a.describe()等函数。
• 对Series和DataFrame进行排序，如使用a.sort_values()，a.sort_index()等函数。
• 对Series和DataFrame进行清理，转换，合并，重塑，分组，聚合等操作，如使用a.dropna()，a.fillna()，a.apply()，a.map()，pd.concat()，pd.merge()，a.pivot()，a.stack()，a.unstack()，a.groupby()，a.agg()等函数。

matplotlib

matplotlib是一个用于绘制图形和可视化数据的库，它提供了一个类似于MATLAB的接口，以及一个面向对象的接口。matplotlib的主要功能有：

• 创建和操作图形对象，如使用plt.figure()，plt.subplot()，plt.subplots()，plt.axes()等函数。
• 绘制各种类型的图形，如使用plt.plot()，plt.scatter()，plt.bar()，plt.hist()，plt.pie()，plt.boxplot()等函数。
• 设置图形的样式和属性，如使用plt.title()，plt.xlabel()，plt.ylabel()，plt.legend()，plt.grid()，plt.xlim()，plt.ylim()，plt.xticks()，plt.yticks()，plt.text()，plt.annotate()等函数。
• 保存和显示图形，如使用plt.savefig()，plt.show()等函数。

matplotlib的具体用法

阻尼衰减曲线的图像：