Numpy 數組操作

Numpy 中包含了一些函數用于處理數組，本節重點介紹如下幾類：

• 修改數組形狀；
• 翻轉數組；
• 格式轉換。

1. 修改數組形狀

常用的修改數組形狀的函數有：

1.1 reshape

numpy.reshape 函數可以在不改變數據的條件下修改形狀，其函數原型如下：

numpy.reshape(arr, newshape, order='C')

案例

生成一維數組，并利用 reshape 進行數組形狀的重整：

arr0 = np.arange(8).reshape(2,4)

輸出結果為：

array([[0, 1, 2, 3],
       [4, 5, 6, 7]])

1.2 flat

numpy.ndarray.flat 是一個數組元素迭代器，可以利用for循環對迭代器進行遍歷。

案例

查閱數組 arr0 中的元素

for element in arr0.flat:
    print(element)

程序執行結果為：

0
1
2
3
4
5
6
7

1.3 flatten

numpy.ndarray.flatten返回一份數組拷貝，并折疊為一維的數組。對拷貝所做的修改不會影響原始數組，函數原型如下：

ndarray.flatten(order='C')

其中，order 可選：‘C’ – 按行，‘F’ – 按列，‘A’ – 原順序，‘K’ – 元素在內存中的出現順序。

案例

將數組 arr0 以特定順序展開：

print("將arr0以行順序展開：", arr0.flatten(order='C'))
print("將arr0以列順序展開：", arr0.flatten(order='F'))

執行結果為：

將arr0以行順序展開： [0 1 2 3 4 5 6 7]
將arr0以列順序展開： [0 4 1 5 2 6 3 7]

1.4 ravel

numpy.ravel() 展平的數組元素，順序通常是"C風格"，返回的是數組視圖（view），修改會影響原始數組。

該函數接收兩個參數：

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

其中，order 可選：‘C’ – 按行，‘F’ – 按列，‘A’ – 原順序，‘K’ – 元素在內存中的出現順序。

案例

arr_r = np.ravel(arr0, order='C')

展開結果為：

arr_r
out:
    array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])

通過切片賦值的方法，顯式地改變 arr_r 的值，查看 arr0 的變化：

arr_r[0] = 100
arr0
out:
    array([[100,   1,   2,   3],
       [  4,   5,   6,   7]])

可以看到，雖然利用 ravel 方法對 arr0 進行了展開，但是對展開后的結果所做的修改，也會對應地出現在 arr0 上。

2. 翻轉數組

numpy.transpose 函數用于對換數組的維度。

案例

調換 arr0 的數組維度，達到轉置的效果：

np.transpose(arr0)
out:
    array([[100,   4],
       [  1,   5],
       [  2,   6],
       [  3,   7]])

類似地，上述案例可以寫為：

arr0.transpose()
out:
    array([[100,   4],
       [  1,   5],
       [  2,   6],
       [  3,   7]])

或者：

arr0.T
out:
    array([[100,   4],
       [  1,   5],
       [  2,   6],
       [  3,   7]])

3. 格式轉換

借助于 tolist()，可以快速把 ndarray 格式的數組，轉變為列表，方便在某些情況下使用。

案例

把 arr0 轉化為列表：

arr0.tolist()
out:
    [[100, 1, 2, 3], [4, 5, 6, 7]]

可以看到，對于二維數組，轉化后的結果是一個兩層嵌套列表。

4. 小結

本節重點介紹數組操作的三種方法：修改數組形狀、翻轉數組以及轉化數組為列表。特別要注意的是ravel() 函數，返回的是原始數組的視圖，對結果的修改會對應地體現在原始數組上。