【python】数値(list)の代入の仕方について

Question

python初心者のmtnowです．
どなたかご教授いただければ幸いです。

困っていること

下記のように定義したz,y_c(個数が等しい)を用いてAを計算した際，Aの個数も51個になる．
例(z=[1,2,3],y_c=[1,2,3]としたとき，A=[11,22,3*3]として計算されるため)

実現したいこと

Aの個数を51*51個にしたい．
例(z=1,2,3,y_c=1,2,3としたとき,
A=11,12,13,21,22,23,31,32,3*3)となるようにz,y_cを代入したい．

import numpy as np
z_depth = 5
c = 0.5
z = np.arange(0,(z_depth+0.1)*10)/10
y_c = np.arange((-z_depth*5),(z_depth+0.1)*5)/10
##############z,y_cの個数が等しいことを確認##########
print(len(y_c)) #51
print(len(z))   #51
###################################################
A = z*y_c

Answer 1

np.outerを使うのはどうでしょうか？

>>> import numpy as np
>>> np.outer([1,2,3],[2,3,4])
array([[ 2,  3,  4],
       [ 4,  6,  8],
       [ 6,  9, 12]])
>>> len(np.outer([1,2,3],[2,3,4]))
3
>>> np.ravel(np.outer([1,2,3],[2,3,4]))
array([ 2,  3,  4,  4,  6,  8,  6,  9, 12])
>>> len(np.ravel(np.outer([1,2,3],[2,3,4])))
9

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簡略化のために，A=y_czとしていましたが，σy_heimen = (-2Pn*(y_c2)z)/(π(((y_c2)+(z**2)))**2)を要素数y_c,zの2乗で計算するために，np.outer,np.revalはつかえますか？

単純な掛け算ではなくを任意の演算を行う場合はやり方が変わってきます。np.outer,np.revalは使えません。

np.repeatとnp.tileを使ってy_cとzの要素数を掛け合わせます。そのうえで配列の各要素で演算を行わせるvectorizeを使って関数を定義し演算します。
単純な演算であればそのまま式を記述してください（vectorize不要)

import numpy as np
import math

def func(Pn, y_c, z):
    try:
        return (-2*Pn*(y_c**2)*z)/(math.pi*(((y_c**2)+(z**2)))**2)
    except ZeroDivisionError:
        return float('inf')

z_depth = 5
c = 0.5
z = np.arange(0,(z_depth+0.1)*10)/10
y_c = np.arange((-z_depth*5),(z_depth+0.1)*5)/10

z_array     = np.repeat(z, len(y_c))
y_c_array   = np.tile(y_c, len(z))

print(len(z_array))
print(len(y_c_array))

#f = np.vectorize(func)
#A = f(2000, y_c_array, z_array)
A = (-2*2000*(y_c_array**2)*z_array)/(math.pi*(((y_c_array**2)+(z_array**2)))**2)

print(len(A))

※結果があっているかは確認してません。
※y_cとzがともに0の場合、0割が発生するため、対策しています。

Comments

[mtnow]

ご回答ありがとうございます．
np.outerを用いて，要素の計算はできていましたが,len関数でAの要素数を確認したところ，z,y_cと要素数が同じになりました．
Aの要素数をz,y_cの要素数の2乗にするための方法はありますか？

[nomuken]

np.outerは二つの1次元配列を演算して2次元配列で返してきます。
その配列に対してnp.ravelを使えば配列を一次元化できます。

[mtnow]

追加ご回答ありがとうございます．問題解決しましたありがとうございます．
追加でご質問したいのですが，簡略化のために，A=y_c*zとしていましたが，σy_heimen = (-2*Pn*(y_c**2)*z)/(π*(((y_c**2)+(z**2)))**2)を要素数y_c,zの2乗で計算するために，np.outer,np.revalはつかえますか？

Answer 2

リストなら内包表記があります。

z = [1,2,3]
y_c = [1,2,3]

[i*j for i in Z for j in y_c]

#[1,2,3,2,4,6,3,6,9]