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12. NumPy相关数组操作

时间:2022-09-26 11:56:10浏览次数:75  
标签:12 NumPy broadcast np 数组 print numpy ravel

1. 前言

NumPy 中包含了一些处理数组的常用方法,大致可分为以下几类:

  • 数组变维操作
  • 数组转置操作
  • 修改数组维度操作
  • 连接与分割数组操作


下面分别对它们进行介绍。

2. 数组变维操作

数组变维操作
函数名称函数介绍
reshape 在不改变数组元素的条件下,修改数组的形状。
flat 返回是一个迭代器,可以用 for 循环遍历其中的每一个元素。
flatten 以一维数组的形式返回一份数组的副本,对副本的操作不会影响到原数组。
ravel 返回一个连续的扁平数组(即展开的一维数组),与 flatten不同,它返回的是数组视图(修改视图会影响原数组)。


reshape 在《NumPy ndarray对象》一节已经做了讲解,本节不再介绍。

1) numpy.ndarray.flat

numpy.ndarray.flat 返回一个数组迭代器,实例如下:

import numpy as np
a = np.arange(9).reshape(3,3)
for row in a:
    print (row)
#使用flat属性:
for ele in a.flat:
    print (ele,end=",")

输出结果如下:

#原数组
[0 1 2]
[3 4 5]
[6 7 8]
#输出元素
0,1,2,3,4,5,6,7,8,

2) numpy.ndarray.flatten()

numpy.ndarray.flatten 返回一份数组副本,对副本修改不会影响原始数组,其语法格式如下:

ndarray.flatten(order='C')

实例如下:

import numpy as np
a = np.arange(8).reshape(2,4)
print (a)
#默认按行C风格展开的数组
print (a.flatten())
#以F风格顺序展开的数组
print (a.flatten(order = 'F'))

输出结果:

#数组a
[[0 1 2 3]
[4 5 6 7]]
#默认c顺序站看数组
[0 1 2 3 4 5 6 7]
# F顺序站看数组
[0 4 1 5 2 6 3 7]

3) numpy.ravel()

numpy.ravel() 将多维数组中的元素以一维数组的形式展开,该方法返回数组的视图(view),如果修改,则会影响原始数组。

numpy.ravel(a, order='C')

实例结果如下:

import numpy as np
a = np.arange(8).reshape(2,4)
print ('原数组:')
print (a)
print ('调用 ravel 函数后:')
print (a.ravel())
print ('F 风格顺序调用 ravel 函数之后:')
print (a.ravel(order = 'F'))

输出结果如下:

原数组:
[[0 1 2 3]
[4 5 6 7]]
调用 ravel 函数后:
[0 1 2 3 4 5 6 7]
F 风格顺序调用 ravel 函数之后:
[0 4 1 5 2 6 3 7]

3. 数组转置操作

数组转置操作
函数名称说明
transpose 将数组的维度值进行对换,比如二维数组维度(2,4)使用该方法后为(4,2)。
ndarray.T 与 transpose 方法相同。
rollaxis 沿着指定的轴向后滚动至规定的位置。
swapaxes 对数组的轴进行对换。

1) numpy.transpose()

numpy.transpose() 用于对换多维数组的维度,比如二维数组使用此方法可以实现矩阵转置,语法格式如下:

numpy.transpose(arr, axes)

参数说明如下:

  • arr:要操作的数组
  • axes:可选参数,元组或者整数列表,将会按照该参数进行转置。


示例如下:

import numpy as np
a = np.arange(12).reshape(3,4)
print (a)
print (np.transpose(a))

输出结果:

原数组:
[[ 0  1  2  3]
[ 4  5  6  7]
[ 8  9 10 11]]

对换数组:
[[ 0  4  8]
[ 1  5  9]
[ 2  6 10]
[ 3  7 11]]

ndarray.T 的使用方法与其类似,这里就在赘述。

2) numpy.rollaxis()

该方法表示沿着指定的轴,向后滚动至一个特定位置,格式如下:

numpy.rollaxis(arr, axis, start)

参数说明:

  • arr:要传入的数组;
  • axis:沿着哪条轴向后滚动,其它轴的相对位置不会改变;
  • start:默认以 0 轴开始,可以根据数组维度调整它的值。

3) numpy.swapaxes()

该方法用于交换数组的两个轴,其语法格式如下:

numpy.swapaxes(arr, axis1, axis2) 

示例如:

import numpy as np
# 创建了三维的 ndarray
a = np.arange(27).reshape(3,3,3)
print (a)
#对换0轴与2轴
print(np.swapaxes(a,2,0))

输出结果:

#原a数组
[[[ 0  1  2]
  [ 3  4  5]
  [ 6  7  8]]

[[ 9 10 11]
  [12 13 14]
  [15 16 17]]

[[18 19 20]
  [21 22 23]
  [24 25 26]]]
#对换轴后的数组
[[[ 0  9 18]
  [ 3 12 21]
  [ 6 15 24]]

[[ 1 10 19]
  [ 4 13 22]
  [ 7 16 25]]

[[ 2 11 20]
  [ 5 14 23]
  [ 8 17 26]]]

4. 修改数组维度操作

修改数组维度的操作,主要有以下方法:

数组维度修改
函数名称描述说明
broadcast 生成一个模拟广播的对象。
broadcast_to 将数组广播为新的形状。
expand_dims 扩展数组的形状。
squeeze 从数组的形状中删除一维项。

1) numpy.broadcast()

返回值是数组被广播后的对象,该函数以两个数组作为输入参数,实例如下:

import numpy as np
a = np.array([[1], [2], [3]])
b = np.array([4, 5, 6]) 
# 对b广播a
d = np.broadcast(a,b) 
#d它拥有 iterator 属性
r,c = d.iters
print (next(r), next(c))
print (next(r), next(c))
# 使用broadcast将a与b相加
e = np.broadcast(a,b)
f=np.empty(e.shape)
f.flat=[x+y for (x,y) in e]
print(f)
print(a+b)

输出结果:

#对b广播a
1 6
2 4
#f数组
[[5. 6. 7.]
[6. 7. 8.]
[7. 8. 9.]]
#a+b
[[5 6 7]
[6 7 8]
[7 8 9]]

2) numpy.broadcast_to()

该函数将数组广播到新形状中,它在原始数组的基础上返回一个只读视图。 如果新形状不符合 NumPy 的广播规则,则会抛出 ValueError 异常。函数的语法格式如下:

numpy.broadcast_to(array, shape, subok)

使用实例如下所示:

import numpy as np
a = np.arange(4).reshape(1,4)
print("原数组",a)
print ('调用 broadcast_to 函数之后:')
print (np.broadcast_to(a,(4,4)))

最后的输出结果如下:

#原数组
[[0 1 2 3]]

#调用 broadcast_to 函数之后:
[[0 1 2 3]
[0 1 2 3]
[0 1 2 3]
[0 1 2 3]]

3) numpy.expand_dims()

在指定位置插入新的轴,从而扩展数组的维度,语法格式如下:

numpy.expand_dims(arr, axis)

参数说明:

  • arr:输入数组
  • axis:新轴插入的位置


实例如下:

 

标签:12,NumPy,broadcast,np,数组,print,numpy,ravel
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