NumPy - 对数通用函数 (ufunc)

对数通用函数 (ufunc)

NumPy 中的对数通用函数 (ufunc) 是一个对数组中的每个元素应用对数运算的函数。这意味着它会计算数组中每个值的对数，可以使用自然对数(底数为 e)或其他底数，例如以 2 为底的对数或以 10 为底的对数。

NumPy 提供了多个对数通用函数，例如 numpy.log()、numpy.log2()、numpy.log10()。

NumPy 自然对数

numpy.log() 函数用于计算数组中每个元素的自然对数(以 e 为底)。此函数通常用于涉及指数增长或衰减的数学计算。

示例

在下面的示例中，我们使用 numpy.log() 函数计算数组中每个元素的自然对数 -

import numpy as np

# 定义数组
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])

# 计算自然对数
result = np.log(a)

print(result)

以下是得到的输出 -

[0.0.69314718 1.09861229 1.38629436 1.60943791]

NumPy 以 10 为底的对数

numpy.log10() 函数用于计算数组中每个元素以 10 为底的对数。此函数在化学和物理等经常使用对数刻度的科学领域中非常有用。

示例

在下面的示例中，我们使用 numpy.log10() 函数计算数组中每个元素以 10 为底的对数 -

import numpy as np

# 定义一个数组
a = np.array([1, 10, 100, 1000, 10000])

# 计算以 10 为底的对数
result = np.log10(a)

print(result)

这将产生以下结果 -

[0. 1. 2. 3. 4.]

NumPy 底数为 2 的对数

numpy.log2() 函数用于计算数组中每个元素的底数为 2 的对数。该函数常用于计算机科学和信息论领域。

示例

在下面的示例中，我们使用 numpy.log2() 函数计算数组中每个元素的底数为 2 的对数 -

import numpy as np

# 定义一个数组
a = np.array([1, 2, 4, 8, 16])

# 计算以2为底的对数
result = np.log2(a)

print(result)

以下是上述代码的输出 -

[0. 1. 2. 3. 4.]

NumPy 任意底数对数

虽然 NumPy 提供了以 e、10 和 2 为底数的对数函数，但您可以使用 numpy.log() 函数结合底数变换公式计算任意底数的对数。

示例

在以下示例中，我们使用底数变换公式计算数组中每个元素的底数为 3 的对数 -

import numpy as np

# 定义数组
a = np.array([1, 3, 9, 27, 81])

# 计算底数为 3 的对数
result = np.log(a) / np.log(3)

print(result)

结果如下:-

[0. 1. 2. 3. 4.]

NumPy 1 与输入的对数

numpy.log1p() 函数用于计算 1 与输入数组元素的自然对数。与直接使用 numpy.log(1 + x) 函数相比，此函数对于较小的输入值提供更准确的结果。

示例

在以下示例中，我们使用 numpy.log1p() 函数计算 1 与数组中每个元素的自然对数 -

import numpy as np

# 定义一个数组
a = np.array([0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5])

# 计算 1 与输入数组元素的自然对数
result = np.log1p(a)

print(result)

以下是得到的输出 -

[0.09531018 0.18232156 0.26236426 0.33647224 0.40546511]