提取NumPy复数数组的实部和虚部

在Python中，我们可以使用NumPy数组的 real 和 imag 属性来分别提取复数的实部和虚部。NumPy是一个用于复杂计算的Python库，同时还提供对复数的支持。在本文中，我们将了解如何单独提取复数的实部和虚部。

理解NumPy中的复数

在NumPy中，我们使用 complex 数据类型将复数表示为实部和虚部的组合。我们可以使用 complex() 函数在NumPy中创建一个复数。

示例

在下面的示例中，我们以两种方式创建一个复数-使用complex函数和使用array() numpy函数。complex函数创建一个单一的复数，而array()函数创建一个复数列表。

import numpy as np

# create a complex number
z = complex(3, 4)
print(z) 

# create an array of complex numbers
a = np.array([complex(2, 3), complex(4, 5), complex(6, 7)])
print(a)

输出

(3+4j)
[2.+3.j 4.+5.j 6.+7.j]

提取复数的实部和虚部

要提取复数的实部和虚部，我们将使用numpy的real和imag属性，newaxis()方法以及numpy的real()和imag()函数，以下是示例。

方法1：使用numpy的real和imag属性

numpy数组的 real 和 imag 属性分别用于提取数组的实部和虚部。

步骤

以下是使用real和imag属性提取NumPy数组中复数的实部和虚部的算法：

• 定义一个NumPy数组，其中包含复数。

• 使用 real 属性提取数组中复数的实部。

• 使用 imag 属性提取数组中复数的虚部。

• 根据需要分别操作复数的实部和虚部。

• 根据需要合并操作后的实部和虚部。

语法

# extracting the real and imaginary parts of an array of complex numbers
real_part = my_complex_array.real
imag_part = my_complex_array.imag

在这里， my_complex_array 是一个包含复数的NumPy数组，而 real_part 和 imag_part 是分别包含 my_complex_array 中复数的实部和虚部的数组。

示例

在下面的示例中，我们使用numpy的array()函数创建一个复数的列表，然后使用real和imag属性分别提取每个复数的实部和虚部。然后使用print()函数打印结果的实部和虚部。

import numpy as np
# create an array of complex numbers
a = np.array([complex(2, 3), complex(4, 5), complex(6, 7)])

# extract the real and imaginary parts
real_part = a.real
imag_part = a.imag

print("Original Array: ", a)
print("Real Part: ", real_part)
print("Imaginary Part: ", imag_part)

输出

Original Array:  [2.+3.j 4.+5.j 6.+7.j]
Real Part:  [2. 4. 6.]
Imaginary Part:  [3. 5. 7.]

方法2：使用newaxis()方法

newaxis()方法允许我们向NumPy数组添加一个额外的维度。当应用于一个复数数组时，我们可以使用它将实部和虚部分别分离到不同的维度中。

步骤

• 定义一个复数数组。

• 使用 newaxis() 方法向数组中添加一个额外的维度。

• 使用 real 属性来提取数组中复数的实部。

• 使用 imag 属性来提取数组中复数的虚部。

• 根据需要分别操作复数的实部和虚部。

• 根据需要组合操作后的实部和虚部。

语法

import numpy as np

# assume my_array is a NumPy array of any shape
my_array_with_new_dim = my_array[:, np.newaxis]

在这里， newaxis() 方法被用来给原始的my_array添加一个额外的维度。冒号(:)指定了原始数组中的所有行应该被保留，np.newaxis用于在数组末尾添加一个新的维度。与my_array相比，结果my_array_with_new_dim将多一个维度。

示例

在下面的示例中，我们首先创建一个复数数组a。然后我们使用 newaxis() 将一个额外的维度添加到数组中，我们可以用它将实部和虚部分别分成不同的维度。最后，使用print()函数输出实部和虚部。

import numpy as np

# create an array of complex numbers
a = np.array([2 + 3j, 4 + 5j, 6 + 7j])

# separate the real and imaginary parts
real_part = a[:, np.newaxis].real
imag_part = a[:, np.newaxis].imag

# print the results
print("Original Array: ", a)
print("Real Part: ", real_part)
print("Imaginary Part: ", imag_part)

输出

Original Array:  [2.+3.j 4.+5.j 6.+7.j]
Real Part:  [[2.]
 [4.]
 [6.]]
Imaginary Part:  [[3.]
 [5.]
 [7.]]

方法3：使用numpy.real()和numpy.imag()函数

numpy.real()和numpy.imag()函数也可以用来提取复数数组的实部和虚部。这些函数接受一个NumPy复数数组作为输入，并分别返回包含实部和虚部的数组。

步骤

• 定义一个NumPy复数数组。

• 使用 numpy.real() 函数提取数组中的复数的实部。

• 使用 numpy.imag() 函数提取数组中的复数的虚部。

• 根据需要单独操作复数的实部和虚部。

• 根据需要将操作后的实部和虚部组合起来。

import numpy as np

# assume my_complex_array is a NumPy array of complex numbers
real_part = np.real(my_complex_array)
imag_part = np.imag(my_complex_array)

在这里，使用 numpy.real() 函数来提取my_complex_array中复数的实部，使用 numpy.imag() 函数来提取my_complex_array中复数的虚部。结果数组real_part和imag_part分别包含原始复数的实部和虚部。

示例

在下面的示例中，我们创建一个复数数组a，并使用numpy.real()和numpy.imag()函数分别提取实部和虚部。然后使用print()函数打印结果的实部和虚部。

import numpy as np

# create an array of complex numbers
a = np.array([2 + 3j, 4 + 5j, 6 + 7j])

# separate the real and imaginary parts
real_part = np.real(a)
imag_part = np.imag(a)

# print the results
print("Original Array: ", a)
print("Real Part: ", real_part)
print("Imaginary Part: ", imag_part)

输出

Original Array:  [2.+3.j 4.+5.j 6.+7.j]
Real Part:  [2. 4. 6.]
Imaginary Part:  [3. 5. 7.]

结论

在本文中，我们讨论了如何使用 real 和 imag 属性分别提取复数的Numpy数组的实部和虚部。通过使用这些属性，我们可以分别操作复数的实部和虚部，这在各种科学和工程应用中非常有用。