NumPy包中有幾個例程用於處理ndarray
物件中的元素。 它們可以分為以下型別:
序號 | 形狀及描述 |
---|---|
1. | reshape 不改變資料的條件下修改形狀 |
2. | flat 陣列上的一維疊代器 |
3. | flatten 返回摺疊為一維的陣列副本 |
4. | ravel 返回連續的展開陣列 |
numpy.reshape
這個函式在不改變資料的條件下修改形狀,它接受如下引數:
numpy.reshape(arr, newshape, order')
其中:
arr
:要修改形狀的陣列newshape
:整數或者整數陣列,新的形狀應當相容原有形狀order
:'C'
為 C 風格順序,'F'
為 F 風格順序,'A'
為保留原順序。例子
import numpy as np
a = np.arange(8)
print '原始陣列:'
print a
print '\n'
b = a.reshape(4,2)
print '修改後的陣列:'
print b
輸出如下:
原始陣列:
[0 1 2 3 4 5 6 7]
修改後的陣列:
[[0 1]
[2 3]
[4 5]
[6 7]]
numpy.ndarray.flat
該函式返回陣列上的一維疊代器,行為類似 Python 內建的疊代器。
例子
import numpy as np
a = np.arange(8).reshape(2,4)
print '原始陣列:'
print a
print '\n'
print '呼叫 flat 函式之後:'
# 返回展開陣列中的下標的對應元素
print a.flat[5]
輸出如下:
原始陣列:
[[0 1 2 3]
[4 5 6 7]]
呼叫 flat 函式之後:
5
numpy.ndarray.flatten
該函式返回摺疊為一維的陣列副本,函式接受下列引數:
ndarray.flatten(order)
其中:
order
:'C'
— 按行,'F'
— 按列,'A'
— 原順序,'k'
— 元素在記憶體中的出現順序。例子
import numpy as np
a = np.arange(8).reshape(2,4)
print '原陣列:'
print a
print '\n'
# default is column-major
print '展開的陣列:'
print a.flatten()
print '\n'
print '以 F 風格順序展開的陣列:'
print a.flatten(order = 'F')
輸出如下:
原陣列:
[[0 1 2 3]
[4 5 6 7]]
展開的陣列:
[0 1 2 3 4 5 6 7]
以 F 風格順序展開的陣列:
[0 4 1 5 2 6 3 7]
numpy.ravel
這個函式返回展開的一維陣列,並且按需生成副本。返回的陣列和輸入陣列擁有相同資料型別。這個函式接受兩個引數。
numpy.ravel(a, order)
構造器接受下列引數:
order
:'C'
— 按行,'F'
— 按列,'A'
— 原順序,'k'
— 元素在記憶體中的出現順序。例子
import numpy as np
a = np.arange(8).reshape(2,4)
print '原陣列:'
print a
print '\n'
print '呼叫 ravel 函式之後:'
print a.ravel()
print '\n'
print '以 F 風格順序呼叫 ravel 函式之後:'
print a.ravel(order = 'F')
原陣列:
[[0 1 2 3]
[4 5 6 7]]
呼叫 ravel 函式之後:
[0 1 2 3 4 5 6 7]
以 F 風格順序呼叫 ravel 函式之後:
[0 4 1 5 2 6 3 7]
序號 | 操作及描述 |
---|---|
1. | transpose 翻轉陣列的維度 |
2. | ndarray.T 和self.transpose() 相同 |
3. | rollaxis 向後捲動指定的軸 |
4. | swapaxes 互換陣列的兩個軸 |
numpy.transpose
這個函式翻轉給定陣列的維度。如果可能的話它會返回一個檢視。函式接受下列引數:
numpy.transpose(arr, axes)
其中:
arr
:要轉置的陣列axes
:整數的列表,對應維度,通常所有維度都會翻轉。例子
import numpy as np
a = np.arange(12).reshape(3,4)
print '原陣列:'
print a
print '\n'
print '轉置陣列:'
print np.transpose(a)
輸出如下:
原陣列:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]
轉置陣列:
[[ 0 4 8]
[ 1 5 9]
[ 2 6 10]
[ 3 7 11]]
numpy.ndarray.T
該函式屬於ndarray
類,行為類似於numpy.transpose
。
例子
import numpy as np
a = np.arange(12).reshape(3,4)
print '原陣列:'
print a
print '\n'
print '轉置陣列:'
print a.T
輸出如下:
原陣列:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]
轉置陣列:
[[ 0 4 8]
[ 1 5 9]
[ 2 6 10]
[ 3 7 11]]
numpy.rollaxis
該函式向後捲動特定的軸,直到一個特定位置。這個函式接受三個引數:
numpy.rollaxis(arr, axis, start)
其中:
arr
:輸入陣列axis
:要向後捲動的軸,其它軸的相對位置不會改變start
:預設為零,表示完整的捲動。會捲動到特定位置。例子
# 建立了三維的 ndarray
import numpy as np
a = np.arange(8).reshape(2,2,2)
print '原陣列:'
print a
print '\n'
# 將軸 2 捲動到軸 0(寬度到深度)
print '呼叫 rollaxis 函式:'
print np.rollaxis(a,2)
# 將軸 0 捲動到軸 1:(寬度到高度)
print '\n'
print '呼叫 rollaxis 函式:'
print np.rollaxis(a,2,1)
輸出如下:
原陣列:
[[[0 1]
[2 3]]
[[4 5]
[6 7]]]
呼叫 rollaxis 函式:
[[[0 2]
[4 6]]
[[1 3]
[5 7]]]
呼叫 rollaxis 函式:
[[[0 2]
[1 3]]
[[4 6]
[5 7]]]
numpy.swapaxes
該函式交換陣列的兩個軸。對於 1.10 之前的 NumPy 版本,會返回交換後陣列的試圖。這個函式接受下列引數:
numpy.swapaxes(arr, axis1, axis2)
arr
:要交換其軸的輸入陣列axis1
:對應第一個軸的整數axis2
:對應第二個軸的整數# 建立了三維的 ndarray
import numpy as np
a = np.arange(8).reshape(2,2,2)
print '原陣列:'
print a
print '\n'
# 現在交換軸 0(深度方向)到軸 2(寬度方向)
print '呼叫 swapaxes 函式後的陣列:'
print np.swapaxes(a, 2, 0)
輸出如下:
原陣列:
[[[0 1]
[2 3]]
[[4 5]
[6 7]]]
呼叫 swapaxes 函式後的陣列:
[[[0 4]
[2 6]]
[[1 5]
[3 7]]]
序號 | 維度和描述 |
---|---|
1. | broadcast 產生模仿廣播的物件 |
2. | broadcast_to 將陣列廣播到新形狀 |
3. | expand_dims 擴充套件陣列的形狀 |
4. | squeeze 從陣列的形狀中刪除單維條目 |
broadcast
如前所述,NumPy 已經內建了對廣播的支援。 此功能模仿廣播機制。 它返回一個物件,該物件封裝了將一個陣列廣播到另一個陣列的結果。
該函式使用兩個陣列作為輸入引數。 下面的例子說明了它的用法。
import numpy as np
x = np.array([[1], [2], [3]])
y = np.array([4, 5, 6])
# 對 y 廣播 x
b = np.broadcast(x,y)
# 它擁有 iterator 屬性,基於自身元件的疊代器元組
print '對 y 廣播 x:'
r,c = b.iters
print r.next(), c.next()
print r.next(), c.next()
print '\n'
# shape 屬性返回廣播物件的形狀
print '廣播物件的形狀:'
print b.shape
print '\n'
# 手動使用 broadcast 將 x 與 y 相加
b = np.broadcast(x,y)
c = np.empty(b.shape)
print '手動使用 broadcast 將 x 與 y 相加:'
print c.shape
print '\n'
c.flat = [u + v for (u,v) in b]
print '呼叫 flat 函式:'
print c
print '\n'
# 獲得了和 NumPy 內建的廣播支援相同的結果
print 'x 與 y 的和:'
print x + y
輸出如下:
對 y 廣播 x:
1 4
1 5
廣播物件的形狀:
(3, 3)
手動使用 broadcast 將 x 與 y 相加:
(3, 3)
呼叫 flat 函式:
[[ 5. 6. 7.]
[ 6. 7. 8.]
[ 7. 8. 9.]]
x 與 y 的和:
[[5 6 7]
[6 7 8]
[7 8 9]]
numpy.broadcast_to
此函式將陣列廣播到新形狀。 它在原始陣列上返回唯讀檢視。 它通常不連續。 如果新形狀不符合 NumPy 的廣播規則,該函式可能會丟擲ValueError
。
注意 - 此功能可用於 1.10.0 及以後的版本。
該函式接受以下引數。
numpy.broadcast_to(array, shape, subok)
例子
import numpy as np
a = np.arange(4).reshape(1,4)
print '原陣列:'
print a
print '\n'
print '呼叫 broadcast_to 函式之後:'
print np.broadcast_to(a,(4,4))
輸出如下:
[[0 1 2 3]
[0 1 2 3]
[0 1 2 3]
[0 1 2 3]]
numpy.expand_dims
函式通過在指定位置插入新的軸來擴充套件陣列形狀。該函式需要兩個引數:
numpy.expand_dims(arr, axis)
其中:
arr
:輸入陣列axis
:新軸插入的位置例子
import numpy as np
x = np.array(([1,2],[3,4]))
print '陣列 x:'
print x
print '\n'
y = np.expand_dims(x, axis = 0)
print '陣列 y:'
print y
print '\n'
print '陣列 x 和 y 的形狀:'
print x.shape, y.shape
print '\n'
# 在位置 1 插入軸
y = np.expand_dims(x, axis = 1)
print '在位置 1 插入軸之後的陣列 y:'
print y
print '\n'
print 'x.ndim 和 y.ndim:'
print x.ndim,y.ndim
print '\n'
print 'x.shape 和 y.shape:'
print x.shape, y.shape
輸出如下:
陣列 x:
[[1 2]
[3 4]]
陣列 y:
[[[1 2]
[3 4]]]
陣列 x 和 y 的形狀:
(2, 2) (1, 2, 2)
在位置 1 插入軸之後的陣列 y:
[[[1 2]]
[[3 4]]]
x.shape 和 y.shape:
2 3
x.shape and y.shape:
(2, 2) (2, 1, 2)
numpy.squeeze
函式從給定陣列的形狀中刪除一維條目。 此函式需要兩個引數。
numpy.squeeze(arr, axis)
其中:
arr
:輸入陣列axis
:整數或整數元組,用於選擇形狀中單一維度條目的子集例子
import numpy as np
x = np.arange(9).reshape(1,3,3)
print '陣列 x:'
print x
print '\n'
y = np.squeeze(x)
print '陣列 y:'
print y
print '\n'
print '陣列 x 和 y 的形狀:'
print x.shape, y.shape
輸出如下:
陣列 x:
[[[0 1 2]
[3 4 5]
[6 7 8]]]
陣列 y:
[[0 1 2]
[3 4 5]
[6 7 8]]
陣列 x 和 y 的形狀:
(1, 3, 3) (3, 3)
序號 | 陣列及描述 |
---|---|
1. | concatenate 沿著現存的軸連線資料序列 |
2. | stack 沿著新軸連線陣列序列 |
3. | hstack 水平堆疊序列中的陣列(列方向) |
4. | vstack 豎直堆疊序列中的陣列(行方向) |
numpy.concatenate
陣列的連線是指連線。 此函式用於沿指定軸連線相同形狀的兩個或多個陣列。 該函式接受以下引數。
numpy.concatenate((a1, a2, ...), axis)
其中:
a1, a2, ...
:相同型別的陣列序列axis
:沿著它連線陣列的軸,預設為 0例子
import numpy as np
a = np.array([[1,2],[3,4]])
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
b = np.array([[5,6],[7,8]])
print '第二個陣列:'
print b
print '\n'
# 兩個陣列的維度相同
print '沿軸 0 連線兩個陣列:'
print np.concatenate((a,b))
print '\n'
print '沿軸 1 連線兩個陣列:'
print np.concatenate((a,b),axis = 1)
輸出如下:
第一個陣列:
[[1 2]
[3 4]]
第二個陣列:
[[5 6]
[7 8]]
沿軸 0 連線兩個陣列:
[[1 2]
[3 4]
[5 6]
[7 8]]
沿軸 1 連線兩個陣列:
[[1 2 5 6]
[3 4 7 8]]
numpy.stack
此函式沿新軸連線陣列序列。 此功能新增自 NumPy 版本 1.10.0。 需要提供以下引數。
numpy.stack(arrays, axis)
其中:
arrays
:相同形狀的陣列序列axis
:返回陣列中的軸,輸入陣列沿著它來堆疊import numpy as np
a = np.array([[1,2],[3,4]])
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
b = np.array([[5,6],[7,8]])
print '第二個陣列:'
print b
print '\n'
print '沿軸 0 堆疊兩個陣列:'
print np.stack((a,b),0)
print '\n'
print '沿軸 1 堆疊兩個陣列:'
print np.stack((a,b),1)
輸出如下:
第一個陣列:
[[1 2]
[3 4]]
第二個陣列:
[[5 6]
[7 8]]
沿軸 0 堆疊兩個陣列:
[[[1 2]
[3 4]]
[[5 6]
[7 8]]]
沿軸 1 堆疊兩個陣列:
[[[1 2]
[5 6]]
[[3 4]
[7 8]]]
numpy.hstack
numpy.stack
函式的變體,通過堆疊來生成水平的單個陣列。
例子
import numpy as np
a = np.array([[1,2],[3,4]])
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
b = np.array([[5,6],[7,8]])
print '第二個陣列:'
print b
print '\n'
print '水平堆疊:'
c = np.hstack((a,b))
print c
print '\n'
輸出如下:
第一個陣列:
[[1 2]
[3 4]]
第二個陣列:
[[5 6]
[7 8]]
水平堆疊:
[[1 2 5 6]
[3 4 7 8]]
numpy.vstack
numpy.stack
函式的變體,通過堆疊來生成豎直的單個陣列。
import numpy as np
a = np.array([[1,2],[3,4]])
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
b = np.array([[5,6],[7,8]])
print '第二個陣列:'
print b
print '\n'
print '豎直堆疊:'
c = np.vstack((a,b))
print c
輸出如下:
第一個陣列:
[[1 2]
[3 4]]
第二個陣列:
[[5 6]
[7 8]]
豎直堆疊:
[[1 2]
[3 4]
[5 6]
[7 8]]
序號 | 陣列及操作 |
---|---|
1. | split 將一個陣列分割為多個子陣列 |
2. | hsplit 將一個陣列水平分割為多個子陣列(按列) |
3. | vsplit 將一個陣列豎直分割為多個子陣列(按行) |
numpy.split
該函式沿特定的軸將陣列分割為子陣列。函式接受三個引數:
numpy.split(ary, indices_or_sections, axis)
其中:
ary
:被分割的輸入陣列indices_or_sections
:可以是整數,表明要從輸入陣列建立的,等大小的子陣列的數量。 如果此引數是一維陣列,則其元素表明要建立新子陣列的點。axis
:預設為 0例子
import numpy as np
a = np.arange(9)
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
print '將陣列分為三個大小相等的子陣列:'
b = np.split(a,3)
print b
print '\n'
print '將陣列在一維陣列中表明的位置分割:'
b = np.split(a,[4,7])
print b
輸出如下:
第一個陣列:
[0 1 2 3 4 5 6 7 8]
將陣列分為三個大小相等的子陣列:
[array([0, 1, 2]), array([3, 4, 5]), array([6, 7, 8])]
將陣列在一維陣列中表明的位置分割:
[array([0, 1, 2, 3]), array([4, 5, 6]), array([7, 8])]
numpy.hsplit
numpy.hsplit
是split()
函式的特例,其中軸為 1 表示水平分割,無論輸入陣列的維度是什麼。
import numpy as np
a = np.arange(16).reshape(4,4)
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
print '水平分割:'
b = np.hsplit(a,2)
print b
print '\n'
輸出:
第一個陣列:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]
[12 13 14 15]]
水平分割:
[array([[ 0, 1],
[ 4, 5],
[ 8, 9],
[12, 13]]), array([[ 2, 3],
[ 6, 7],
[10, 11],
[14, 15]])]
numpy.vsplit
numpy.vsplit
是split()
函式的特例,其中軸為 0 表示豎直分割,無論輸入陣列的維度是什麼。下面的例子使之更清楚。
import numpy as np
a = np.arange(16).reshape(4,4)
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
print '豎直分割:'
b = np.vsplit(a,2)
print b
輸出如下:
第一個陣列:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]
[12 13 14 15]]
豎直分割:
[array([[0, 1, 2, 3],
[4, 5, 6, 7]]), array([[ 8, 9, 10, 11],
[12, 13, 14, 15]])]
序號 | 元素及描述 |
---|---|
1. | resize 返回指定形狀的新陣列 |
2. | append 將值新增到陣列末尾 |
3. | insert 沿指定軸將值插入到指定下標之前 |
4. | delete 返回刪掉某個軸的子陣列的新陣列 |
5. | unique 尋找陣列內的唯一元素 |
numpy.resize
此函式返回指定大小的新陣列。 如果新大小大於原始大小,則包含原始陣列中的元素的重複副本。 該函式接受以下引數。
numpy.resize(arr, shape)
其中:
arr
:要修改大小的輸入陣列shape
:返回陣列的新形狀例子
import numpy as np
a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]])
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
print '第一個陣列的形狀:'
print a.shape
print '\n'
b = np.resize(a, (3,2))
print '第二個陣列:'
print b
print '\n'
print '第二個陣列的形狀:'
print b.shape
print '\n'
# 要注意 a 的第一行在 b 中重複出現,因為尺寸變大了
print '修改第二個陣列的大小:'
b = np.resize(a,(3,3))
print b
輸出如下:
第一個陣列:
[[1 2 3]
[4 5 6]]
第一個陣列的形狀:
(2, 3)
第二個陣列:
[[1 2]
[3 4]
[5 6]]
第二個陣列的形狀:
(3, 2)
修改第二個陣列的大小:
[[1 2 3]
[4 5 6]
[1 2 3]]
numpy.append
此函式在輸入陣列的末尾新增值。 附加操作不是原地的,而是分配新的陣列。 此外,輸入陣列的維度必須匹配否則將生成ValueError
。
函式接受下列函式:
numpy.append(arr, values, axis)
其中:
arr
:輸入陣列values
:要向arr
新增的值,比如和arr
形狀相同(除了要新增的軸)axis
:沿著它完成操作的軸。如果沒有提供,兩個引數都會被展開。例子
import numpy as np
a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]])
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
print '向陣列新增元素:'
print np.append(a, [7,8,9])
print '\n'
print '沿軸 0 新增元素:'
print np.append(a, [[7,8,9]],axis = 0)
print '\n'
print '沿軸 1 新增元素:'
print np.append(a, [[5,5,5],[7,8,9]],axis = 1)
輸出如下:
第一個陣列:
[[1 2 3]
[4 5 6]]
向陣列新增元素:
[1 2 3 4 5 6 7 8 9]
沿軸 0 新增元素:
[[1 2 3]
[4 5 6]
[7 8 9]]
沿軸 1 新增元素:
[[1 2 3 5 5 5]
[4 5 6 7 8 9]]
numpy.insert
此函式在給定索引之前,沿給定軸在輸入陣列中插入值。 如果值的型別轉換為要插入,則它與輸入陣列不同。 插入沒有原地的,函式會返回一個新陣列。 此外,如果未提供軸,則輸入陣列會被展開。
insert()
函式接受以下引數:
numpy.insert(arr, obj, values, axis)
其中:
arr
:輸入陣列obj
:在其之前插入值的索引values
:要插入的值axis
:沿著它插入的軸,如果未提供,則輸入陣列會被展開例子
import numpy as np
a = np.array([[1,2],[3,4],[5,6]])
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
print '未傳遞 Axis 引數。 在插入之前輸入陣列會被展開。'
print np.insert(a,3,[11,12])
print '\n'
print '傳遞了 Axis 引數。 會廣播值陣列來配輸入陣列。'
print '沿軸 0 廣播:'
print np.insert(a,1,[11],axis = 0)
print '\n'
print '沿軸 1 廣播:'
print np.insert(a,1,11,axis = 1)
numpy.delete
此函式返回從輸入陣列中刪除指定子陣列的新陣列。 與insert()
函式的情況一樣,如果未提供軸引數,則輸入陣列將展開。 該函式接受以下引數:
Numpy.delete(arr, obj, axis)
其中:
arr
:輸入陣列obj
:可以被切片,整數或者整數陣列,表明要從輸入陣列刪除的子陣列axis
:沿著它刪除給定子陣列的軸,如果未提供,則輸入陣列會被展開例子
import numpy as np
a = np.arange(12).reshape(3,4)
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
print '未傳遞 Axis 引數。 在插入之前輸入陣列會被展開。'
print np.delete(a,5)
print '\n'
print '刪除第二列:'
print np.delete(a,1,axis = 1)
print '\n'
print '包含從陣列中刪除的替代值的切片:'
a = np.array([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10])
print np.delete(a, np.s_[::2])
輸出如下:
第一個陣列:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]
未傳遞 Axis 引數。 在插入之前輸入陣列會被展開。
[ 0 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11]
刪除第二列:
[[ 0 2 3]
[ 4 6 7]
[ 8 10 11]]
包含從陣列中刪除的替代值的切片:
[ 2 4 6 8 10]
numpy.unique
此函式返回輸入陣列中的去重元素陣列。 該函式能夠返回一個元組,包含去重陣列和相關索引的陣列。 索引的性質取決於函式呼叫中返回引數的型別。
numpy.unique(arr, return_index, return_inverse, return_counts)
其中:
arr
:輸入陣列,如果不是一維陣列則會展開return_index
:如果為true
,返回輸入陣列中的元素下標return_inverse
:如果為true
,返回去重陣列的下標,它可以用於重構輸入陣列return_counts
:如果為true
,返回去重陣列中的元素在原陣列中的出現次數例子
import numpy as np
a = np.array([5,2,6,2,7,5,6,8,2,9])
print '第一個陣列:'
print a
print '\n'
print '第一個陣列的去重值:'
u = np.unique(a)
print u
print '\n'
print '去重陣列的索引陣列:'
u,indices = np.unique(a, return_index = True)
print indices
print '\n'
print '我們可以看到每個和原陣列下標對應的數值:'
print a
print '\n'
print '去重陣列的下標:'
u,indices = np.unique(a,return_inverse = True)
print u
print '\n'
print '下標為:'
print indices
print '\n'
print '使用下標重構原陣列:'
print u[indices]
print '\n'
print '返回去重元素的重複數量:'
u,indices = np.unique(a,return_counts = True)
print u
print indices
輸出如下:
第一個陣列:
[5 2 6 2 7 5 6 8 2 9]
第一個陣列的去重值:
[2 5 6 7 8 9]
去重陣列的索引陣列:
[1 0 2 4 7 9]
我們可以看到每個和原陣列下標對應的數值:
[5 2 6 2 7 5 6 8 2 9]
去重陣列的下標:
[2 5 6 7 8 9]
下標為:
[1 0 2 0 3 1 2 4 0 5]
使用下標重構原陣列:
[5 2 6 2 7 5 6 8 2 9]
返回唯一元素的重複數量:
[2 5 6 7 8 9]
[3 2 2 1 1 1]