平方数字Python时奇怪的错误

Question

正如我之前的其他人一样，我正试图从R过渡到Python。为了做到这一点，我只是试图在Python中复制简单的任务，只是为了对代码充满信心。

我试图在Python中创建一个非常简单的循环。

这里是代码：

import numpy as np
import matplotlib as mp
k=np.repeat(0, 100000, axis=0)
for x in np.arange(1,100001,1):
    k[x-1]=(x**2)
mp.pyplot.plot(k)

输出就是这个

这看起来很奇怪，我只是正数，我为什么得到负值？

这里，R

中的相同任务

k<-rep(0,100000)
for (i in 1:100000){
k[i]<-i^2
}
plot(k,type="l")

和相对输出

有人可以解释一下这里发生了什么吗？

非常感谢你的帮助。

Answer 1

由于整数溢出。

Numpy假设数组中的所有元素都是int32，因此有些元素在平方时会溢出：

k = np.repeat(0, 100000, axis=0)
print(k.dtype)
# int32
for x in np.arange(1, 100001, 1):
    k[x - 1] = (x ** 2)
print(k[k < 0])
# [-2147479015 -2147386332 -2147293647 ...,     -537551     -352192 -166831]

这可以通过让Numpy（很好地）使用np.int64作为其元素的数据类型来解决。

你的代码也没有那么高效，因为它使用了一个显式的for循环（由Python解释器执行），而不是利用Numpy执行C代码的矢量化能力，因此更快，更短（在这种情况下是单行）：

k = np.array(range(1, 100001), dtype=np.int64) ** 2 
# or k = np.arange(1, 100001, 1, dtype=np.int64) ** 2
mp.pyplot.plot(k)

产生