Заполнить двумерный массив случайными числами python

Заполнить двумерный массив случайными числами python

Часто в задачах приходится хранить прямоугольные таблицы с данными. Такие таблицы называются матрицами или двумерными массивами. В языке программирования Питон таблицу можно представить в виде списка строк, каждый элемент которого является в свою очередь списком, например, чисел. Например, приведём программу, в которой создаётся числовая таблица из двух строк и трех столбцов, с которой производятся различные действия.

a = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]] print(a[0]) print(a[1]) b = a[0] print(b) print(a[0][2]) a[0][1] = 7 print(a) print(b) b[2] = 9 print(a[0]) print(b)

Здесь первая строка списка a[0] является списком из чисел [1, 2, 3] . То есть a[0][0] == 1 , значение a[0][1] == 2 , a[0][2] == 3 , a[1][0] == 4 , a[1][1] == 5 , a[1][2] == 6 .

Для обработки и вывода списка, как правило, используют два вложенных цикла. Первый цикл перебирает номер строки, второй цикл бежит по элементам внутри строки. Например, вывести двумерный числовой список на экран построчно, разделяя числа пробелами внутри одной строки, можно так:

a = [[1, 2, 3, 4], [5, 6], [7, 8, 9]] for i in range(len(a)): for j in range(len(a[i])): print(a[i][j], end=' ') print()

Однажды мы уже пытались объяснить, что переменная цикла for в Питоне может перебирать не только диапазон, создаваемый с помощью функции range() , но и вообще перебирать любые элементы любой последовательности. Последовательностями в Питоне являются списки, строки, а также некоторые другие объекты, с которыми мы пока не встречались. Продемонстрируем, как выводить двумерный массив, используя это удобное свойство цикла for :

a = [[1, 2, 3, 4], [5, 6], [7, 8, 9]] for row in a: for elem in row: print(elem, end=' ') print()

Естественно, для вывода одной строки можно воспользоваться методом join() :

for row in a: print(' '.join([str(elem) for elem in row]))

Используем два вложенных цикла для подсчета суммы всех чисел в списке:

a = [[1, 2, 3, 4], [5, 6], [7, 8, 9]] s = 0 for i in range(len(a)): for j in range(len(a[i])): s += a[i][j] print(s)

Или то же самое с циклом не по индексу, а по значениям строк:

a = [[1, 2, 3, 4], [5, 6], [7, 8, 9]] s = 0 for row in a: for elem in row: s += elem print(s)

2. Создание вложенных списков

Пусть даны два числа: количество строк n и количество столбцов m . Необходимо создать список размером n × m , заполненный нулями.

Очевидное решение оказывается неверным:

В этом легко убедиться, если присвоить элементу a[0][0] значение 5 , а потом вывести значение другого элемента a[1][0] — оно тоже будет равно 5. Дело в том, что [0] * m возвращает ccылку на список из m нулей. Но последующее повторение этого элемента создает список из n элементов, которые являются ссылкой на один и тот же список (точно так же, как выполнение операции b = a для списков не создает новый список), поэтому все строки результирующего списка на самом деле являются одной и той же строкой.

В визуализаторе обратите внимание на номер id у списков. Если у двух списков id совпадает, то это на самом деле один и тот же список в памяти.

n = 3 m = 4 a = [[0] * m] * n a[0][0] = 5 print(a[1][0])

Таким образом, двумерный список нельзя создавать при помощи операции повторения одной строки. Что же делать?

Первый способ: сначала создадим список из n элементов (для начала просто из n нулей). Затем сделаем каждый элемент списка ссылкой на другой одномерный список из m элементов:

n = 3 m = 4 a = [0] * n for i in range(n): a[i] = [0] * m

Другой (но похожий) способ: создать пустой список, потом n раз добавить в него новый элемент, являющийся списком-строкой:

n = 3 m = 4 a = [] for i in range(n): a.append([0] * m)

Но еще проще воспользоваться генератором: создать список из n элементов, каждый из которых будет списком, состоящих из m нулей:

n = 3 m = 4 a = [[0] * m for i in range(n)]

В этом случае каждый элемент создается независимо от остальных (заново конструируется список [0] * m для заполнения очередного элемента списка), а не копируются ссылки на один и тот же список.

3. Ввод двумерного массива

Пусть программа получает на вход двумерный массив в виде n строк, каждая из которых содержит m чисел, разделенных пробелами. Как их считать? Например, так:

# в первой строке ввода идёт количество строк массива n = int(input()) a = [] for i in range(n): a.append([int(j) for j in input().split()])

Или, без использования сложных вложенных вызовов функций:

# в первой строке ввода идёт количество строк массива n = int(input()) a = [] for i in range(n): row = input().split() for i in range(len(row)): row[i] = int(row[i]) a.append(row)

Можно сделать то же самое и при помощи генератора:

# в первой строке ввода идёт количество строк массива n = int(input()) a = [[int(j) for j in input().split()] for i in range(n)]

4. Пример обработки двумерного массива

Пусть дан квадратный массив из n строк и n столбцов. Необходимо элементам, находящимся на главной диагонали, проходящей из левого верхнего угла в правый нижний (то есть тем элементам a[i][j] , для которых i==j ) присвоить значение 1 , элементам, находящимся выше главной диагонали – значение 0, элементам, находящимся ниже главной диагонали – значение 2. То есть необходимо получить такой массив (пример для n==4 ):

1 0 0 0 2 1 0 0 2 2 1 0 2 2 2 1

Рассмотрим несколько способов решения этой задачи. Элементы, которые лежат выше главной диагонали – это элементы a[i][j] , для которых ij . Таким образом, мы можем сравнивать значения i и j и по ним определять значение A[i][j] . Получаем следующий алгоритм:

n = 4 a = [[0] * n for i in range(n)] for i in range(n): for j in range(n): if i < j: a[i][j] = 0 elif i >j: a[i][j] = 2 else: a[i][j] = 1 for row in a: print(' '.join([str(elem) for elem in row]))

Данный алгоритм плох, поскольку выполняет одну или две инструкции if для обработки каждого элемента. Если мы усложним алгоритм, то мы сможем обойтись вообще без условных инструкций.

Сначала заполним главную диагональ, для чего нам понадобится один цикл:

Затем заполним значением 0 все элементы выше главной диагонали, для чего нам понадобится в каждой из строк с номером i присвоить значение элементам a[i][j] для j = i+1 , . n-1 . Здесь нам понадобятся вложенные циклы:

for i in range(n): for j in range(i + 1, n): a[i][j] = 0

Аналогично присваиваем значение 2 элементам a[i][j] для j = 0 , . i-1 :

for i in range(n): for j in range(0, i): a[i][j] = 2

Можно также внешние циклы объединить в один и получить еще одно, более компактное решение:

n = 4 a = [[0] * n for i in range(n)] for i in range(n): for j in range(0, i): a[i][j] = 2 a[i][i] = 1 for j in range(i + 1, n): a[i][j] = 0 for row in a: print(' '.join([str(elem) for elem in row]))

А вот такое решение использует операцию повторения списков для построения очередной строки списка. i -я строка списка состоит из i чисел 2 , затем идет одно число 1 , затем идет n-i-1 число 0 :

n = 4 a = [0] * n for i in range(n): a[i] = [2] * i + [1] + [0] * (n - i - 1) for row in a: print(' '.join([str(elem) for elem in row]))

А можно заменить цикл на генератор:

n = 4 a = [0] * n a = [[2] * i + [1] + [0] * (n - i - 1) for i in range(n)] for row in a: print(' '.join([str(elem) for elem in row]))

5. Вложенные генераторы двумерных массивов

Для создания двумерных массивов можно использовать вложенные генераторы, разместив генератор списка, являющегося строкой, внутри генератора всех строк. Напомним, что сделать список из n строк и m столбцов можно при помощи генератора, создающего список из n элементов, каждый элемент которого является списком из m нулей:

Но при этом внутренний список также можно создать при помощи, например, такого генератора: [0 for j in range(m)] . Вложив один генератор в другой, получим вложенные генераторы:

[[0 for j in range(m)] for i in range(n)]

Но если число 0 заменить на некоторое выражение, зависящее от i (номер строки) и j (номер столбца), то можно получить список, заполненный по некоторой формуле.

Например, пусть нужно задать следующий массив (для удобства добавлены дополнительные пробелы между элементами):

0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 0 2 4 6 8 10 0 3 6 9 12 15 0 4 8 12 16 20

В этом массиве n = 5 строк, m = 6 столбцов, и элемент в строке i и столбце j вычисляется по формуле: a[i][j] = i * j .

Для создания такого массива можно использовать генератор:

[[i * j for j in range(m)] for i in range(n)]

Источник

Создать двумерный список с случайными числами

Необходимо создать двумерный список 5*5, заполненный случайными значениями от 0 до 3.
Постоянно, как ни попытаюсь, выходит что-то типа
[[1, 1, 1, 2, 0], [1, 1, 1, 2, 0], [1, 1, 1, 2, 0], [1, 1, 1, 2, 0], [1, 1, 1, 2, 0]]
Т.е. числа в каждой новой строке повторяются. А так быть не должно.

for i in range(5): for k in range(5): a[i][k] = random.randint(0, 3)

Создать список из десяти элементов. Заполнить его случайными числами из промежутка от 20 до -50. Вывести этот список
Создать список из десяти элементов.Заполнить его случайными числами из промежутка от 20 до -50.

Cоздать двумерный список 10х10, заполнить случайными числами от 1 до 1000, найти самое маленькое число в нем
Cоздать двумерный список 10х10, заполнить случайными числами от 1 до 1000. Найти самое маленькое.

Заполнить двумерный массив случайными числами
Дан двумерный массив 5 х 5. Определите наибольшее и наименьшее числа в массиве и их координаты. .

Создать двумерный массив размером n * m, заполненный случайными числами
Само задание:Создать двумерный массив размером n * m, заполненный случайными числами. 1.

Источник

Создание массива со случайными значениями Numpy в Python

Чтобы создать массив numpy определенной формы со случайными значениями в Python, используйте rand() с формой массива, переданной в качестве аргумента.

В этом руководстве мы узнаем, как создать массив numpy со случайными значениями, используя примеры.

Синтаксис

Где, d0, d1, d2, .. – размеры в каждом измерении массива.

Например, numpy.random.rand (2,4) означает двумерный массив формы 2×4. И numpy.random.rand (51,4,8,3) означает 4-мерный массив формы 51x4x8x3.

Функция возвращает массив numpy с указанной формой, заполненный случайными значениями с плавающей запятой от 0 до 1.

Пример 1: создание одномерного массива

Чтобы создать одномерный массив numpy со случайными значениями, передайте длину массива функции rand().

В этом примере мы создадим одномерный массив numpy длиной 7 со случайными значениями для элементов.

import numpy as np #numpy array with random values a = np.random.rand(7) print(a)

[0.92344589 0.93677101 0.73481988 0.10671958 0.88039252 0.19313463 0.50797275]

Пример 2

Чтобы создать двумерный массив numpy со случайными значениями, передайте требуемую длину массива по двум измерениям в функцию rand().

В этом примере мы создадим двумерный массив numpy длиной 2 в измерении-0 и длиной 4 в измерении-1 со случайными значениями.

import numpy as np #numpy array with random values a = np.random.rand(2,4) print(a)

[[0.20499018 0.07289246 0.94701953 0.42017761] [0.66925148 0.53029125 0.70718627 0.36887072]]

Пример 3

Чтобы создать трехмерный массив numpy со случайными значениями, передайте длины по трем измерениям массива в функцию rand().

В этом примере мы создадим трехмерный массив чисел длиной 4, 2, 3 по трем измерениям со случайными значениями.

import numpy as np #numpy array with random values a = np.random.rand(4,2,3) print(a)

[[[0.78239285 0.77998473 0.29194015] [0.23218306 0.0828319 0.55339258]] [[0.20713848 0.67568804 0.5708645 ] [0.28212859 0.11966318 0.39348758]] [[0.63716278 0.33080523 0.33078874] [0.11114847 0.75312359 0.17301032]] [[0.88010661 0.03097883 0.38684319] [0.97854578 0.87874426 0.71835589]]]

В этом руководстве на примерах Python мы создали несколько массивов разных размеров со случайными значениями, используя функцию numpy.random.rand().

Источник