numpy 中linspace函数的使用

numpy提供linspace函数(有时也称为np.linspace)是python中创建数值序列工具。与Numpy arange函数类似，生成结构与Numpy 数组类似的均匀分布的数值序列。两者虽有些差异，但大多数人更愿意使用linspace函数，其很好理解，但我们需要去学习如何使用。

本文我们学习linspace函数及其他语法，并通过示例解释具体参数。最后也顺便提及np.linspace 和 np.arange之间的差异。

1. 快速了解

通过定义均匀间隔创建数值序列。其实，需要指定间隔起始点、终止端，以及指定分隔值总数（包括起始点和终止点）；最终函数返回间隔类均匀分布的数值序列。请看示例：

np.linspace(start = 0, stop = 100, num = 5)

代码生成 NumPy 数组 (ndarray 对象)，结果如下：array([ 0., 25., 50., 75., 100.])

如图：

让我们解释下，Numpy linspace函数依照定义间隔生成均匀分布的数值。我们使用start和stop参数指定间隔，这里我们设定为0和100，同时指定在范围内生产5个观测值，因此函数生成5个均匀分布的元素。第一个是0，最后一个100，其他三个分布在0和100之间。

下面我们详细看下linspace函数的参数，让你更清楚理解其机制。

2. linspace函数语法

linspace的语法非常简单直接。如下图所示，首先是函数名称，对应代码为 np.linspace (假设你已导入importe NumPy as np)。

上图有三个参数，是平常使用最频繁的三个参数。还有其他的可选参数，下面我们讨论其参数。

为了理解参数，我们再次看图示：

start
start 参数数值范围的起始点。如果设置为0，则结果的第一个数为0.该参数必须提供。

stop
stop 参数数值范围的终止点。通常其为结果的最后一个值，但如果修改endpoint = False, 则结果中不包括该值(后面示例会说明)。

num (可选)
num 参数控制结果中共有多少个元素。如果num=5，则输出数组个数为5.该参数可选，缺省为50.

endpoint (可选)
endpoint 参数决定终止值(stop参数指定)是否被包含在结果数组中。如果 endpoint = True, 结果中包括终止值，反之不包括。缺省为True。

dtype (可选)
和其他的 NumPy 一样, np.linspace中的dtype 参数决定输出数组的数据类型。如果不指定，python基于其他参数值推断数据类型。如果需要可以显示指定，参数值为NumPy 和 Python支持的任意数据类型。

我们并不需要每次都使用所有参数，如果缺省值可以满足我们需求。一般start, stop, num 比 endpoint 和 dtype常用。

位置参数 vs 命名参数

实际调用时无需显示指定参数名称，可以通过参数位置直接匹配：

np.linspace(0, 100, 5)

上面代码和前面示例的功能一样：np.linspace(start = 0, stop = 100, num = 5) 。
前者使用位置匹配，后者使用名称匹配。位置匹配让代码简捷，名称匹配使代码更可读，实际应用中我们鼓励使用名称匹配调用函数。

3. 示例

下面通过示例学习每个参数含义。

3.1 从0到1，间隔为0.1的数值序列

np.linspace(start = 0, stop = 1, num = 11)

输出结果为：

array([ 0. ,  0.1,  0.2,  0.3,  0.4,  0.5,  0.6,  0.7,  0.8,  0.9,  1. ])

当你需要百分比场景时比较有用。

3.2 从0 到 100，间隔为10的数值序列

np.linspace(start = 0, stop = 100, num = 11)

输出结果为：

array([  0.,  10.,  20.,  30.,  40.,  50.,  60.,  70.,  80.,  90., 100.])

该示例和前面一样，只是实际应用很常用。

3.3 使用 endpoint 参数

前文提到，endpoint 参数决定终止值是否被包含在结果数组中。缺省为True，即包括在结果中，反之不包括，请看示例：

np.linspace(start = 1, stop = 5, num = 4, endpoint = False)

因为endpoint = False，5不在结果中。结果为1到4。

array([ 1., 2., 3., 4.])

个人认为该参数不够直接，平时一般不使用。

3.4 手动指定数据类型

默认linspace根据其他参数类型推断数据类型，很多时候，输出结果为float类型。如果需要指定数据类型，可以通过dtype设置。该参数很直接，除了linspace其他函数也一样，如：np.array,np.arange等。示例：

np.linspace(start = 0, stop = 100, num = 5, dtype = int)

这里dtype为int，结果为int类型，而不是float类型。

4. 总结

本文我们通过示例学习了linspace函数。如果你熟悉NumPy，一定也注意到还有np.arange函数。两者最大差异是，linspace能够精确控制终止值终值，而arange能够更直接地控制序列中值之间的增量。