深入理解NumPy簡明教程---數(shù)組3(組合)
前兩篇文章對NumPy數(shù)組做了基本的介紹,本篇文章對NumPy數(shù)組進行較深入的探討。首先介紹自定義類型的數(shù)組,接著數(shù)組的組合,最后介紹數(shù)組復制方面的問題。
自定義結(jié)構(gòu)數(shù)組
通過NumPy也可以定義像C語言那樣的結(jié)構(gòu)類型。在NumPy中定義結(jié)構(gòu)的方法如下:
定義結(jié)構(gòu)類型名稱;定義字段名稱,標明字段數(shù)據(jù)類型。
student= dtype({'names':['name', 'age', 'weight'], 'formats':['S32', 'i','f']}, align = True)
這里student是自定義結(jié)構(gòu)類型的名稱,使用dtype函數(shù)創(chuàng)建,在第一個參數(shù)中,'names'和'formats'不能改變,names中列出的是結(jié)構(gòu)中字段名稱,formats中列出的是對應字段的數(shù)據(jù)類型。S32表示32字節(jié)長度的字符串,i表示32位的整數(shù),f表示32位長度的浮點數(shù)。最后一個參數(shù)為True時,表示要求進行內(nèi)存對齊。
字段中使用NumPy的字符編碼來表示數(shù)據(jù)類型。更詳細的數(shù)據(jù)類型見下表。
數(shù)據(jù)類型 | 字符編碼 |
整數(shù) | i |
無符號整數(shù) | u |
單精度浮點數(shù) | f |
雙精度浮點數(shù) | d |
布爾值 | b |
復數(shù) | D |
字符串 | S |
Unicode | U |
Void | V |
在定義好結(jié)構(gòu)類型之后,就可以定義以該類型為元素的數(shù)組了:
a= array([(“Zhang”, 32, 65.5), (“Wang”, 24, 55.2)], dtype =student)
除了在每個元素中依次列出對應字段的數(shù)據(jù)外,還需要在array函數(shù)中最后一個參數(shù)指定其所對應的數(shù)據(jù)類型。
注:例子來源于張若愚的Python科學計算藝術(shù)的29頁。更多關(guān)于dtype的內(nèi)容請參考《NumPy for Beginner》一書的第二章。
組合函數(shù)
這里介紹以不同的方式組合函數(shù)。首先創(chuàng)建兩個數(shù)組:
>>> a = arange(9).reshape(3,3) >>> a array([[0, 1, 2], [3, 4, 5], [6, 7, 8]]) >>> b = 2 * a >>> b array([[ 0, 2, 4], [ 6, 8, 10], [12, 14, 16]])
水平組合
>>> hstack((a, b)) array([[ 0, 1, 2, 0, 2, 4], [ 3, 4, 5, 6, 8, 10], [ 6, 7, 8, 12, 14, 16]])
也可通過concatenate函數(shù)并指定相應的軸來獲得這一效果:
>>> concatenate((a, b), axis=1) array([[ 0, 1, 2, 0, 2, 4], [ 3, 4, 5, 6, 8, 10], [ 6, 7, 8, 12, 14, 16]])
垂直組合
>>> vstack((a, b)) array([[ 0, 1, 2], [ 3, 4, 5], [ 6, 7, 8], [ 0, 2, 4], [ 6, 8, 10], [12, 14, 16]])
同樣,可通過concatenate函數(shù),并指定相應的軸來獲得這一效果。
>>> concatenate((a, b), axis=0) array([[ 0, 1, 2], [ 3, 4, 5], [ 6, 7, 8], [ 0, 2, 4], [ 6, 8, 10], [12, 14, 16]])
深度組合
另外,還有深度方面的組合函數(shù)dstack。顧名思義,就是在數(shù)組的第三個軸(即深度)上組合。如下:
>>> dstack((a, b)) array([[[ 0, 0], [ 1, 2], [ 2, 4]], [[ 3, 6], [ 4, 8], [ 5, 10]], [[ 6, 12], [ 7, 14], [ 8, 16]]])
仔細觀察,發(fā)現(xiàn)對應的元素都組合成一個新的列表,該列表作為新的數(shù)組的元素。
行組合
行組合可將多個一維數(shù)組作為新數(shù)組的每一行進行組合:
>>> one = arange(2) >>> one array([0, 1]) >>> two = one + 2 >>> two array([2, 3]) >>> row_stack((one, two)) array([[0, 1], [2, 3]])
對于2維數(shù)組,其作用就像垂直組合一樣。
列組合
列組合的效果應該很清楚了。如下:
>>> column_stack((oned, twiceoned)) array([[0, 2], [1, 3]])
對于2維數(shù)組,其作用就像水平組合一樣。
分割數(shù)組
在NumPy中,分割數(shù)組的函數(shù)有hsplit、vsplit、dsplit和split。可將數(shù)組分割成相同大小的子數(shù)組,或指定原數(shù)組分割的位置。
水平分割
>>> a = arange(9).reshape(3,3) >>> a array([[0, 1, 2], [3, 4, 5], [6, 7, 8]]) >>> hsplit(a, 3) [array([[0], [3], [6]]), array([[1], [4], [7]]), array([[2], [5], [8]])]
也調(diào)用split函數(shù)并指定軸為1來獲得這樣的效果:
split(a, 3, axis=1)
垂直分割
垂直分割是沿著垂直的軸切分數(shù)組:
>>> vsplit(a, 3) >>> [array([[0, 1, 2]]), array([[3, 4, 5]]), array([[6, 7, 8]])]
同樣,也可通過solit函數(shù)并指定軸為1來獲得這樣的效果:
>>> split(a, 3, axis=0)
面向深度的分割
dsplit函數(shù)使用的是面向深度的分割方式:
>>> c = arange(27).reshape(3, 3, 3) >>> c array([[[ 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]]]) >>> dsplit(c, 3) [array([[[ 0], [ 3], [ 6]], [[ 9], [12], [15]], [[18], [21], [24]]]), array([[[ 1], [ 4], [ 7]], [[10], [13], [16]], [[19], [22], [25]]]), array([[[ 2], [ 5], [ 8]], [[11], [14], [17]], [[20], [23], [26]]])]
復制和鏡像(View)
當運算和處理數(shù)組時,它們的數(shù)據(jù)有時被拷貝到新的數(shù)組有時不是。這通常是新手的困惑之源。這有三種情況:
完全不復制
簡單的賦值,而不復制數(shù)組對象或它們的數(shù)據(jù)。
>>> a = arange(12) >>> b = a #不創(chuàng)建新對象 >>> b is a # a和b是同一個數(shù)組對象的兩個名字 True >>> b.shape = 3,4 #也改變了a的形狀 >>> a.shape (3, 4) Python 傳遞不定對象作為參考4,所以函數(shù)調(diào)用不拷貝數(shù)組。 >>> def f(x): ... print id(x) ... >>> id(a) #id是一個對象的唯一標識 148293216 >>> f(a) 148293216
視圖(view)和淺復制
不同的數(shù)組對象分享同一個數(shù)據(jù)。視圖方法創(chuàng)造一個新的數(shù)組對象指向同一數(shù)據(jù)。
>>> c = a.view() >>> c is a False >>> c.base is a #c是a持有數(shù)據(jù)的鏡像 True >>> c.flags.owndata False >>> >>> c.shape = 2,6 # a的形狀沒變 >>> a.shape (3, 4) >>> c[0,4] = 1234 #a的數(shù)據(jù)改變了 >>> a array([[ 0, 1, 2, 3], [1234, 5, 6, 7], [ 8, 9, 10, 11]])
切片數(shù)組返回它的一個視圖:
>>> s = a[ : , 1:3] # 獲得每一行1,2處的元素 >>> s[:] = 10 # s[:] 是s的鏡像。注意區(qū)別s=10 and s[:]=10 >>> a array([[ 0, 10, 10, 3], [1234, 10, 10, 7], [ 8, 10, 10, 11]])
深復制
這個復制方法完全復制數(shù)組和它的數(shù)據(jù)。
>>> d = a.copy() #創(chuàng)建了一個含有新數(shù)據(jù)的新數(shù)組對象 >>> d is a False >>> d.base is a #d和a現(xiàn)在沒有任何關(guān)系 False >>> d[0,0] = 9999 >>> a array([[ 0, 10, 10, 3], [1234, 10, 10, 7], [ 8, 10, 10, 11]])
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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