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形状操纵

我们在创建二维数组的过程中，借助reshape()函数，将一维数组转换为矩阵 。

>>> a = np.random.random(12)>>> aarray([ 0.77841574,  0.39654203,  0.38188665,  0.26704305,  0.27519705,        0.78115866,  0.96019214,  0.59328414,  0.52008642,  0.10862692,        0.41894881,  0.73581471])>>> A = a.reshape(3, 4)>>> Aarray([[ 0.77841574,  0.39654203,  0.38188665,  0.26704305],       [ 0.27519705,  0.78115866,  0.96019214,  0.59328414],       [ 0.52008642,  0.10862692,  0.41894881,  0.73581471]])

reshape()函数返回一个新的数组，因此可以创建新对象。但是，如果要通过修改形状来修改对象，则必须将包含新尺寸的元组直接分配给它的形状attribute。

>>> a.shape = (3, 4)>>> aarray([[ 0.77841574,  0.39654203,  0.38188665,  0.26704305],       [ 0.27519705,  0.78115866,  0.96019214,  0.59328414],       [ 0.52008642,  0.10862692,  0.41894881,  0.73581471]])

这次是改变形状的起始数组，并且没有返回对象。逆运算也是可能的，即，您可以使用ravel()函数将二维数组转换为一维数组。

>>> a = a.ravel()array([ 0.77841574,  0.39654203,  0.38188665,  0.26704305,  0.27519705,        0.78115866,  0.96019214,  0.59328414,  0.52008642,  0.10862692,        0.41894881,  0.73581471])

甚至在这里直接作用于数组本身的shape属性。

>>> a.shape = (12)>>> aarray([ 0.77841574,  0.39654203,  0.38188665,  0.26704305,  0.27519705,        0.78115866,  0.96019214,  0.59328414,  0.52008642,  0.10862692,        0.41894881,  0.73581471])

另一个重要的操作是转置矩阵，该矩阵将列与行反转。NumPy启用了transpose()函数即可提供此功能 。

>>> A.transpose()array([[ 0.77841574,  0.27519705,  0.52008642],       [ 0.39654203,  0.78115866,  0.10862692],       [ 0.38188665,  0.96019214,  0.41894881],       [ 0.26704305,  0.59328414,  0.73581471]])

阵列操作

通常，我们需要使用已创建的数组再创建一个数组。 下面，你将看到如何通过联接或拆分已定义的数组来创建新数组。

连接数组

可以合并多个阵列以形成一个包含所有阵列的新阵列。NumPy使用堆栈的概念，为此提供了许多功能。 例如，可以使用vstack()函数执行垂直堆栈，该函数将第二个数组合并为第一个数组的新行。 在这种情况下，阵列沿垂直方向生长。 相比之下，hstack()函数执行水平堆叠。也就是说，第二个数组将添加到第一个数组的列中。

>>> A = np.ones((3, 3))>>> B = np.zeros((3, 3))>>> np.vstack((A, B))array([[ 1.,  1.,  1.],       [ 1.,  1.,  1.],       [ 1.,  1.,  1.],       [ 0.,  0.,  0.],       [ 0.,  0.,  0.],       [ 0.,  0.,  0.]])>>> np.hstack((A,B))array([[ 1.,  1.,  1.,  0.,  0.,  0.],       [ 1.,  1.,  1.,  0.,  0.,  0.],       [ 1.,  1.,  1.,  0.,  0.,  0.]])

另外两个函数的多个阵列之间进行堆叠是column_stack()一个 第二row_stack()。这些功能与之前的两个功能不同。通常，这些功能与一维数组一起使用，这些维数组按列或行堆叠以形成新的二维数组。

>>> a = np.array([0, 1, 2])>>> b = np.array([3, 4, 5])>>> c = np.array([6, 7, 8])>>> np.column_stack((a, b, c))array([[0, 3, 6],       [1, 4, 7],       [2, 5, 8]])>>> np.row_stack((a, b, c))array([[0, 1, 2],       [3, 4, 5],        [6, 7, 8]])

分割阵列

在上面，我们了解了如何通过堆叠组装多个阵列。现在，我们将学习如何将数组分为几个部分。在NumPy中，我们可以使用拆分来执行此操作。这里也一样，我们有一组功能的工作水平都与hsplit()函数和垂直与vsplit()函数。

>>> A = np.arange(16).reshape((4, 4))>>> Aarray([[ 0,  1,  2,  3],       [ 4,  5,  6,  7],       [ 8,  9, 10, 11],       [12, 13, 14, 15]])

因此，如果要水平拆分数组，这意味着将数组的宽度分为两部分，则4x4矩阵A将被拆分为两个2x4矩阵。

>>> [B,C] = np.hsplit(A, 2)>>> Barray([[ 0,  1],       [ 4,  5],       [ 8,  9],       [12, 13]])>>> Carray([[ 2,  3],       [ 6,  7],       [10, 11],       [14, 15]])

相反，如果要垂直拆分数组，这意味着将数组的高度分为两部分，则4x4矩阵A将拆分为两个4x2矩阵。

>>> [B,C] = np.vsplit(A, 2)>>> Barray([[0, 1, 2, 3],       [4, 5, 6, 7]])>>> Carray([[ 8,  9, 10, 11],       [12, 13, 14, 15]])

一个更复杂的命令是split()函数，该函数允许您将数组拆分为非对称部分。将数组作为参数传递时，还必须指定要分割的零件的索引。 如果使用option axis = 1，则索引将是列；否则，索引将是列。 相反，如果选项是axis = 0，那么它们将是行索引。 例如，如果要将矩阵分为三个部分，其中第一部分将包括第一列，第二部分将包括第二和第三列，第三部分将包括最后一列，则必须在中指定三个索引以下方式。

>>> [A1,A2,A3] = np.split(A,[1,3],axis=1)>>> A1array([[ 0],       [ 4],       [ 8],       [12]])>>> A2array([[ 1,  2],       [ 5,  6],       [ 9, 10],       [13, 14]])>>> A3array([[ 3],       [ 7],       [11],       [15]])

你也可以逐行执行相同的操作。

>>> [A1,A2,A3] = np.split(A,[1,3],axis=0)>>> A1array([[0, 1, 2, 3]])>>> A2array([[ 4,  5,  6,  7],       [ 8,  9, 10, 11]])>>> A3array([[12, 13, 14, 15]])

该特征还包括functionaliti 所述的vsplit()和hsplit()函数。

Numpy的一般概念

下面内容描述了NumPy库的基本概念。副本和视图之间的区别在于它们返回值的时间。本节还介绍了在许多NumPy函数中隐式发生的广播机制。

对象的副本或视图

稍微细心一点，你在使用NumPy时就会发现，在处理数组时，你可以返回数组的副本或视图。 Numpy分配均不产生数组的副本，也不包含其中的任何元素。

>>> a = np.array([1, 2, 3, 4])>>> b = a>>> barray([1, 2, 3, 4])>>> a[2] = 0>>> barray([1, 2, 0, 4])

如果将一个数组a分配给另一个数组b，则不是要复制它。数组b只是调用数组a的另一种方法。实际上，通过更改第三个元素的值，您也可以更改b的第三个值。切片数组时，返回的对象是原始数组的视图。

>>> c = a[0:2]>>> carray([1, 2])>>> a[0] = 0>>> carray([0, 2])

如上，即使在切片时，实际上也指向同一对象。如果要生成完整且独特的数组，请使用copy()函数。

>>> a = np.array([1, 2, 3, 4])>>> c = a.copy()>>> carray([1, 2, 3, 4])>>> a[0] = 0>>> carray([1, 2, 3, 4])

在这种情况下，即使更改 数组a中的项目，数组c仍保持不变。

向量化

Vectoriz ation和广播是NumPy内部实现的基础。矢量化是指在开发代码的过程中没有明确的循环。这些循环实际上是不能省略的，而是在内部实现，然后在代码中被其他构造所取代。矢量化的应用使得代码更加简洁易读，可以说在外观上会显得更加 "Pythonic"。事实上，得益于向量化，很多操作都有了更加数学化的表达方式。例如，NumPy允许你表达两个数组的乘法，如下所示：a * b甚至两个矩阵：A * B在其他语言中，此类操作将通过许多嵌套循环和for构造来表达。例如，第一个操作将以以下方式表示：

for (i = 0; i c[i] = a[i]*b[i];}

矩阵的乘积表示如下：

for(i = 0; i for(j = 0; j c [i] [j] = a [i] [j] * b [i] [j]；}

你看到了使用NumPy可使代码更具可读性和数学 性。欢迎关注Numpy中文，和我们一起学习。