HW3

HW2 Numpy

@@ -0,0 +1,385 @@
+#!/usr/bin/env python
+# coding: utf-8
+
+# In[ ]:
+
+
+Задание 1
+Загрузите модуль pyplot библиотеки matplotlib с псевдонимом plt, а также библиотеку numpy с псевдонимом np.
+Примените магическую функцию %matplotlib inline для отображения графиков в Jupyter Notebook и настройки конфигурации ноутбука со значением 'svg' для более четкого отображения графиков.
+Создайте список под названием x с числами 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и список y с числами 3.5, 3.8, 4.2, 4.5, 5, 5.5, 7.
+С помощью функции plot постройте график, соединяющий линиями точки с горизонтальными координатами из списка x и вертикальными - из списка y.
+Затем в следующей ячейке постройте диаграмму рассеяния (другие названия - диаграмма разброса, scatter plot).
+
+
+# In[53]:
+
+
+import numpy as np
+import pandas as pd
+from matplotlib import pyplot as plt
+
+
+# In[54]:
+
+
+get_ipython().run_line_magic('matplotlib', 'inline')
+
+
+# In[3]:
+
+
+x = np.arange(1, 8)
+
+print(x)
+
+
+# In[4]:
+
+
+y = np.array([3.5, 3.8, 4.2, 4.5, 5, 5.5, 7])
+
+print(y)
+
+
+# In[5]:
+
+
+plt.plot(x, y)
+
+plt.show()
+
+
+# In[6]:
+
+
+plt.scatter(x, y)
+
+plt.show()
+
+
+# In[ ]:
+
+
+Задание 2
+С помощью функции linspace из библиотеки Numpy создайте массив t из 51 числа от 0 до 10 включительно.
+Создайте массив Numpy под названием f, содержащий косинусы элементов массива t.
+Постройте линейную диаграмму, используя массив t для координат по горизонтали,а массив f - для координат по вертикали.
+Линия графика должна быть зеленого цвета.
+Выведите название диаграммы - 'График f(t)'. Также добавьте названия для горизонтальной оси - 'Значения t' 
+и для вертикальной - 'Значения f'.
+Ограничьте график по оси x значениями 0.5 и 9.5, а по оси y - значениями -2.5 и 2.5.
+
+
+# In[7]:
+
+
+t = np.linspace(0, 10, 51)
+t
+
+
+# In[8]:
+
+
+f = np.cos(t)
+f
+
+
+# In[9]:
+
+
+plt.plot(t, f,color="green")
+plt.title("График f(t)")
+plt.xlabel("Значения t")
+plt.ylabel("Значения f")
+plt.axis([0.5, 9.5, -2.5, 2.5])
+plt.show()
+
+
+# In[ ]:
+
+
+С помощью функции linspace библиотеки Numpy создайте массив x из 51 числа от -3 до 3 включительно.
+Создайте массивы y1, y2, y3, y4 по следующим формулам:
+y1 = x**2
+y2 = 2 * x + 0.5
+y3 = -3 * x - 1.5
+y4 = sin(x)
+Используя функцию subplots модуля matplotlib.pyplot, создайте объект matplotlib.figure.Figure с названием fig
+и массив объектов Axes под названием ax,причем так, чтобы у вас было 4 отдельных графика в сетке, состоящей 
+из двух строк и двух столбцов. В каждом графике массив x используется для координат по горизонтали.
+В левом верхнем графике для координат по вертикали используйте y1,в правом верхнем - y2, в левом нижнем - y3,
+в правом нижнем - y4.Дайте название графикам: 'График y1', 'График y2' и т.д.
+Для графика в левом верхнем углу установите границы по оси x от -5 до 5.
+Установите размеры фигуры 8 дюймов по горизонтали и 6 дюймов по вертикали.
+Вертикальные и горизонтальные зазоры между графиками должны составлять 0.3.
+
+
+# In[10]:
+
+
+x = np.linspace(-3, 3, 51)
+x
+
+
+# In[11]:
+
+
+y1 = x**2
+y2 = 2 * x + 0.5
+y3 = -3 * x - 1.5
+y4 = np.sin(x)
+
+
+# In[12]:
+
+
+fig, ax = plt.subplots(nrows=2, ncols=2)
+ax1, ax2, ax3, ax4 = ax.flatten()
+
+fig.set_size_inches(8, 6)
+fig.subplots_adjust(wspace=0.3, hspace=0.3)
+
+ax1.plot(x, y1)
+ax1.set_title("График y1")
+ax1.set_xlim([-5, 5])
+ax2.plot(x, y2)
+ax2.set_title("График y2")
+ax3.plot(x, y3)
+ax3.set_title("График y3")
+ax4.plot(x, y4)
+ax4.set_title("График y4")
+
+
+# In[ ]:
+
+
+В этом задании мы будем работать с датасетом, в котором приведены данные по мошенничеству с кредитными данными: 
+    Credit Card Fraud Detection (информация об авторах: Andrea Dal Pozzolo, Olivier Caelen, Reid A. Johnson and 
+                                 Gianluca Bontempi. Calibrating Probability with Undersampling for Unbalanced Classification.
+                                 In Symposium on Computational Intelligence and Data Mining (CIDM), IEEE, 2015).
+Ознакомьтесь с описанием и скачайте датасет creditcard.csv с сайта Kaggle.com по ссылке:
+Credit Card Fraud Detection
+Данный датасет является примером несбалансированных данных, так как мошеннические операции с картами встречаются реже обычных.
+Импортируйте библиотеку Pandas, а также используйте для графиков стиль “fivethirtyeight”.
+Посчитайте с помощью метода value_counts количество наблюдений для каждого значения целевой переменной Class и примените
+к полученным данным метод plot, чтобы построить столбчатую диаграмму. Затем постройте такую же диаграмму, используя 
+логарифмический масштаб.
+На следующем графике постройте две гистограммы по значениям признака V1 - одну для мошеннических транзакций (Class равен 1)
+и другую - для обычных (Class равен 0). Подберите значение аргумента density так, чтобы по вертикали графика было расположено 
+не число наблюдений, а плотность распределения. Число бинов должно равняться 20 для обеих гистограмм, а коэффициент alpha 
+сделайте равным 0.5, чтобы гистограммы были полупрозрачными и не загораживали друг друга. Создайте легенду с двумя значениями:
+    “Class 0” и “Class 1”. Гистограмма обычных транзакций должна быть серого цвета, а мошеннических - красного. Горизонтальной 
+    оси дайте название “V1”
+
+
+# In[ ]:
+
+
+value_counts 
+plt.plot(x, y, label="x^2", color="green", linestyle="dotted")
+
+
+# In[66]:
+
+
+
+bmi_df = pd.read_excel('creditcard.xlsx')
+bmi_df.iloc[:10, :4]
+
+
+# In[ ]:
+
+
+1)Создать одномерный массив Numpy под названием a из 12 последовательных целых чисел чисел от 12 до 24 невключительно
+
+
+# In[24]:
+
+
+a = np.arange(12, 24)
+a
+
+
+# In[ ]:
+
+
+2) Создать 5 двумерных массивов разной формы из массива a. Не использовать в аргументах метода reshape число -1.
+
+
+# In[31]:
+
+
+b = a.reshape(2, 6)
+print(b)
+c = a.reshape(6, 2)
+print(c)
+d = a.reshape(3, 4)
+print(d)
+e = a.reshape(4, 3)
+print(e)
+f = a.reshape(12, 1)
+print(f)
+
+
+# In[ ]:
+
+
+3) Создать 5 двумерных массивов разной формы из массива a. Использовать в аргументах метода reshape число -1 
+(в трех примерах - для обозначения числа столбцов, в двух - для строк).
+
+
+# In[35]:
+
+
+b = a.reshape(2, -1)
+print(b)
+c = a.reshape(6, -1)
+print(c)
+d = a.reshape(3, -1)
+print(d)
+e = a.reshape(-1, 3)
+print(e)
+f = a.reshape(-1, 1)
+print(f)
+
+
+# In[ ]:
+
+
+get_ipython().set_next_input('4) Можно ли массив Numpy, состоящий из одного столбца и 12 строк, назвать одномерным');get_ipython().run_line_magic('pinfo', 'одномерным')
+
+
+# In[ ]:
+
+
+Нет
+
+
+# In[ ]:
+
+
+5) Создать массив из 3 строк и 4 столбцов, состоящий из случайных чисел с плавающей запятой из нормального распределения со 
+средним, равным 0 и среднеквадратичным отклонением, равным 1.0. Получить из этого массива одномерный массив с таким же 
+атрибутом size, как и исходный массив.
+
+
+# In[41]:
+
+
+b = np.random.randn(3, 4)
+a = b.flatten()
+print(b.size)
+print(a.size)
+
+
+# In[ ]:
+
+
+6) Создать массив a, состоящий из целых чисел, убывающих от 20 до 0 невключительно с интервалом 2.
+
+
+# In[45]:
+
+
+a = np.arange(20, 0, -2)
+print(a)
+
+
+# In[ ]:
+
+
+7) Создать массив b, состоящий из 1 строки и 10 столбцов: целых чисел, убывающих от 20 до 1 невключительно с интервалом 2. 
+    get_ipython().set_next_input('    В чем разница между массивами a и b');get_ipython().run_line_magic('pinfo', 'b')
+
+
+# In[ ]:
+
+
+
+
+
+# In[ ]:
+
+
+8) Вертикально соединить массивы a и b. a - двумерный массив из нулей, число строк которого больше 1 и на 1 меньше,
+чем число строк двумерного массива b, состоящего из единиц. Итоговый массив v должен иметь атрибут size, равный 10.
+
+
+# In[52]:
+
+
+a = np.zeros((2, 2))
+b = np.ones((3, 2))
+c = np.vstack((a, b))
+c
+
+
+# In[ ]:
+
+
+9) Создать одномерный массив а, состоящий из последовательности целых чисел от 0 до 12. Поменять форму этого массива, чтобы
+получилась матрица A (двумерный массив Numpy), состоящая из 4 строк и 3 столбцов. Получить матрицу At путем транспонирования 
+матрицы A. Получить матрицу B, умножив матрицу A на матрицу At с помощью матричного умножения. Какой размер имеет матрица B? 
+get_ipython().set_next_input('Получится ли вычислить обратную матрицу для матрицы B и почему');get_ipython().run_line_magic('pinfo', 'почему')
+
+
+# In[ ]:
+
+
+
+
+
+# In[ ]:
+
+
+10) Инициализируйте генератор случайных числе с помощью объекта seed, равного 42.
+
+
+# In[ ]:
+
+
+
+
+
+# In[ ]:
+
+
+11) Создайте одномерный массив c, составленный из последовательности 16-ти случайных равномерно распределенных целых чисел от 0 
+до 16 невключительно. 
+
+
+# In[ ]:
+
+
+
+
+
+# In[ ]:
+
+
+12) Поменяйте его форму так, чтобы получилась квадратная матрица C. Получите матрицу D, поэлементно прибавив матрицу B из 
+предыдущего вопроса к матрице C, умноженной на 10. Вычислите определитель, ранг и обратную матрицу D_inv для D.
+
+
+# In[ ]:
+
+
+
+
+
+# In[ ]:
+
+
+13) Приравняйте к нулю отрицательные числа в матрице D_inv, а положительные - к единице. Убедитесь, что в матрице D_inv остались 
+только нули и единицы. С помощью функции numpy.where, используя матрицу D_inv в качестве маски, а матрицы B и C - в качестве 
+источников данных, получите матрицу E размером 4x4.  Элементы матрицы E, для которых соответствующий элемент матрицы D_inv 
+равен 1, должны быть равны соответствующему элементу матрицы B, а элементы матрицы E, для которых соответствующий элемент 
+матрицы D_inv равен 0, должны быть равны соответствующему элементу матрицы C.
+
+
+# In[ ]:
+
+
+
+