Python-Programm, das mit mehrdimensionalen Arrays geschrieben wurde, um zwei Matrizen hinzuzufügen

Eine Matrix ist eine zweidimensionale Anordnung von Zahlen, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Bei der Addition zweier Matrizen werden die entsprechenden Elemente der beiden Matrizen addiert und die Summe an der entsprechenden Position der resultierenden Matrix platziert. Dies ist nur möglich, wenn die Anzahl der Zeilen und Spalten beider Matrizen gleich ist.

In Python werden mehrdimensionale Arrays mithilfe von Listen oder NumPy-Arrays erstellt. Die Listendatenstruktur kann Listen als Elemente akzeptieren, sodass wir problemlos Matrizen erstellen können. Darüber hinaus bietet das Numpy-Modul eine Vielzahl von Methoden zum Arbeiten mit mehrdimensionalen Arrays.

Eingabe- und Ausgabeszenarien

Hinzufügung von zwei Matrizen

[a11, a12, a13]	   [b11, b12, b13]		[a11+b11, a12+b12, a13+b13]
[a21, a22, a23]  + [b21, b22, b23]	=	[a21+b21, a22+b22, a23+b23]
[a31, a32, a33]	   [b31, b32, b33]		[a31+b31, a32+b32, a33+b33]

In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie mithilfe mehrdimensionaler Arrays in Python zwei Matrizen hinzufügen.

Verwenden Sie eine for-Schleife

Hier verwenden wir verschachtelte for-Schleifen, um jede Zeile und Spalte der gegebenen Eingabematrix zu durchlaufen. In jeder Iteration addieren wir die entsprechenden Elemente der beiden Eingabematrizen und speichern sie in der Ergebnismatrix.

Beispiel

# Defining the matrix using multidimensional arrays
matrix_a = [[1,2,3],
            [4 ,5,6],
            [7 ,8,9]]
 
matrix_b = [[1,2,3],
            [4 ,5,6],
            [7 ,8,9]]

#function for displaying matrix
def display(matrix):
   for row in matrix:
      print(row)
   print()

# Display two input matrices
print('The first matrix is defined as:') 
display(matrix_a)
print('The second matrix is defined as:')
display(matrix_b)

# Initializing Matrix with all 0s
result = [[0, 0, 0],[0, 0, 0],[0, 0, 0]]

# Add two matrices 
for i in range(len(matrix_a)): 

   # iterate through rows 
   for j in range(len(matrix_a[0])):

      # iterate through columns
      result[i][j] = matrix_a[i][j] + matrix_b[i][j]

print('The addition of two matrices is:')
display(result)

Ausgabe

The first matrix is defined as:
[1, 2, 3]
[4, 5, 6]
[7, 8, 9]

The second matrix is defined as:
[1, 2, 3]
[4, 5, 6]
[7, 8, 9]

The addition of two matrices is:
[2, 4, 6]
[8, 10, 12]
[14, 16, 18]

Speichern Sie die Summe der entsprechenden Elemente der beiden Eingabematrizen in der Ergebnismatrix, die wir ursprünglich mit allen Nullen erstellt haben.

Verwenden Sie das Listenverständnis

Listenverständnis bietet die kürzeste Syntax zum Erstellen einer Liste, ohne dass eine leere Liste vor einer for-Schleife initialisiert werden muss, um Werte einzeln anzuhängen.

Beispiel

Dieses Beispiel funktioniert ähnlich wie das vorherige Beispiel, der Unterschied besteht jedoch darin, dass wir ein Listenverständnis verwenden, anstatt eine resultierende Matrix aller Nullen zu erstellen.

# Defining the matrix using multidimensional arrays
matrix_a = [[1,2,5],
            [1,0,6],
            [9,8,0]]
 
matrix_b = [[0,3,5],
            [4,6,9],
            [1,8,0]]

#function for displaying matrix
def display(matrix):
   for row in matrix:
      print(row)
   print()

# Display two input matrices
print('The first matrix is defined as:') 
display(matrix_a)
print('The second matrix is defined as:')
display(matrix_b)

# Add two matrices 
result = [[matrix_a[i][j] + matrix_b[i][j]  for j in range(len(matrix_a[0]))] for i in range(len(matrix_a))]    

print('The addition of two matrices is:')
display(result)

Ausgabe

The first matrix is defined as:
[1, 2, 5]
[1, 0, 6]
[9, 8, 0]

The second matrix is defined as:
[0, 3, 5]
[4, 6, 9]
[1, 8, 0]

The addition of two matrices is:
[1, 5, 10]
[5, 6, 15]
[10, 16, 0]

Verwendung von NumPy-Arrays

Das NumPy-Modul in Python verfügt über viele integrierte Funktionen zur Verarbeitung mehrdimensionaler Arrays. Mithilfe dieser Arrays können wir problemlos zwei Matrizen hinzufügen.

Beispiel

In diesem Beispiel erstellen wir zwei mehrdimensionale Arrays mit der Methode numpy.array(). Wenden Sie dann den Additionsoperator zwischen den beiden Arrays an.

import numpy as np

# Defining the matrix using numpy array
matrix_a = np.array([[1,2,5], [1,0,6], [9,8,0]])
matrix_b = np.array([[0,3,5], [4,6,9], [1,8,0]])

# Display two input matrices
print('The first matrix is defined as:') 
print(matrix_a)

print('The second matrix is defined as:')
print(matrix_b)

# Add two matrices
result = matrix_a + matrix_b

print('The addition of two matrices is:')
print(result)

Ausgabe

The first matrix is defined as:
[[1 2 5]
 [1 0 6]
 [9 8 0]]
The second matrix is defined as:
[[0 3 5]
 [4 6 9]
 [1 8 0]]
The addition of two matrices is:
[[ 1  5 10]
 [ 5  6 15]
 [10 16  0]]

Wir wenden einfach den Additionsoperator (+) zwischen den Numpy-Arrays Matrix_a und Matrix_b an, um mehrdimensionale Arrays hinzuzufügen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonPython-Programm, das mit mehrdimensionalen Arrays geschrieben wurde, um zwei Matrizen hinzuzufügen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!