NumPy相对于常规Python列表的优势是什么?

NumPy的数组比Python的列表更紧凑——正如你所描述的那样，在Python中，列表的列表至少需要20mb左右，而在单元格中具有单精度浮点数的NumPy 3D数组则需要4mb。使用NumPy读取和写入项的访问也更快。

也许对于一百万个单元格你不会那么在意，但是对于十亿个单元格你肯定会这么在意——这两种方法都不适合32位架构，但是对于64位构建，NumPy只需要4gb左右，Python就需要至少12gb(大量指针，它们的大小会翻倍)——这是一件昂贵得多的硬件!

差异主要是由于“间接性”——Python列表是指向Python对象的指针数组，每个指针至少4个字节，即使是最小的Python对象也至少16个字节(类型指针4个字节，引用计数4个字节，值4个字节——内存分配器四舍五入为16)。NumPy数组是一个统一值的数组——单精度数字每个占用4个字节，双精度数字占用8个字节。灵活性较差，但您为标准Python列表的灵活性付出了大量代价!

NumPy不仅效率更高;它也更方便。你可以免费得到很多向量和矩阵的运算，有时可以避免不必要的工作。它们也得到了有效的实施。

例如，你可以直接从文件中读入一个数组:

x = numpy.fromfile(file=open("data"), dtype=float).reshape((100, 100, 100))

沿着第二个维度求和:

s = x.sum(axis=1)

找出超过阈值的单元格:

(x > 0.5).nonzero()

移除第三维度上的每一个偶数索引切片:

x[:, :, ::2]

此外，许多有用的库都使用NumPy数组。例如，统计分析和可视化库。

即使您没有性能问题，学习NumPy也是值得的。

Alex提到了内存效率，Roberto提到了便利性，这些都是很好的观点。对于更多的想法，我将提到速度和功能。

功能:你有很多内置NumPy, FFTs，卷积，快速搜索，基本统计，线性代数，直方图等。说真的，谁能离开FFTs呢?

速度:这是一个对列表和NumPy数组进行求和的测试，显示NumPy数组上的和快10倍(在这个测试中-里程可能会有所不同)。

from numpy import arange
from timeit import Timer


Nelements = 10000
Ntimeits = 10000


x = arange(Nelements)
y = range(Nelements)


t_numpy = Timer("x.sum()", "from __main__ import x")
t_list = Timer("sum(y)", "from __main__ import y")
print("numpy: %.3e" % (t_numpy.timeit(Ntimeits)/Ntimeits,))
print("list:  %.3e" % (t_list.timeit(Ntimeits)/Ntimeits,))

在我的系统上(当我运行备份时)给出:

numpy: 3.004e-05
list:  5.363e-04

这里有一个来自scipy.org网站的常见问题解答:

NumPy数组比(嵌套的)Python列表有什么优势?

Python的列表是高效的通用容器。他们支持 (相当)高效的插入、删除、追加和连接， 和Python的列表推导式使它们易于构造和 操纵。然而，它们有一定的局限性:它们不支持 “向量化”操作，比如按元素的加法和乘法， 事实上，它们可以包含不同类型的对象意味着 Python必须存储每个元素的类型信息，并且必须 在操作每个元素时执行类型调度代码。这 也意味着可以执行的列表操作非常少 高效的C循环-每次迭代都需要类型检查和其他

所有这些都强调了numpy数组和python列表之间几乎所有的主要区别，我将在这里简要介绍一下:

1. Numpy数组在创建时具有固定的大小，不像python列表(可以动态增长)。改变ndarray的大小将创建一个新数组并删除原来的数组。

2. Numpy数组中的元素都需要具有相同的数据类型(我们也可以具有异构类型，但不允许进行数学运算)，因此在内存中具有相同的大小

3. Numpy数组有助于对大量数据进行数学和其他类型的操作。通常，这样的操作执行起来比使用按顺序构建的python更有效，而且代码更少

NumPy不是另一种编程语言，而是Python扩展模块。它对同构数据数组提供了快速高效的操作。 Numpy的创建大小是固定的
• 在Python中:列表用方括号写。 这些列表可以是同构的也可以是异构的
使用Numpy数组而不是Python列表的主要优点:
1. 它消耗的内存更少。
2. 与python列表相比速度快。
3. 使用方便。