Python第三十一课：Numpy数组操作

Introduction

接下来我们会学习如何改造数组方便我们使用，这里的改造包括对数组进行变形，翻转或者转置数组，连接数组，以及分割数组等等。

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数组变形

可以实现数组变形的函数有好几个：

（1）最常见的也是最主要的就是我们之前提到过的reshape函数，可以将数组从一个形状转变成另外一个不同的形状。

（2）有时候我们想让高维数组展开成一维，那么我们可以使用flatten函数。先建好一个数组A,然后输出A.flatten()就可以完成降维。当然，我们可以选择展开式的秩序order。如果order='F'，就是按列展开；如果order='C'，就是按行展开。

（3）另外一个将数组展开铺平的函数叫ravel函数，它和flatten功能其实差不多，而且默认的展开顺序也是order='C'，即按行展开。如果选择order='F'就是按列展开。

我们用几个例子来分别讲解这三个函数：

原始数组A是一个从0到11的一维数组；B是通过reshape函数改造成2*6的二维数组；C和D分别从B展开降到一维。其中C是按列顺序降维，而D是按照行顺序。我们看一下运行结果：

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数组翻转

从数学角度而言，二维数组就是矩阵。在矩阵操作中，有一项叫转置，是将矩阵元素位置的行列互换，比如原来在(1,2)这个位置的元素，会和(2,1)这个位置的元素进行互换。在Numpy中我们有两种方式来实现数组的翻转：

（1）transpose函数，将被翻转目标A放到函数中，像这样np.transpose(A)就可以了。

（2）第二种办法更加简便，直接在目标数组A后面加个.T就行了。

A是一个4*2的数组，B和C分别通过两种方式翻转A，虽然函数不同，但是结果却是一样的：

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数组连接

连接数组顾名思义是将两个或多个数组按照一定的方式连接起来，常用的数组连接有一下几种函数：

（1）concatenate函数，使用方式是把被连接的数组依次放进去，用逗号隔开，再用括号括起来；还有一个参数axis来指定按照哪一个轴连接。axis默认值是0，意思是沿着第一个轴连接，如果你设置成1,那么就是沿着第二个轴连接。

（2）stack函数，它和concatenate函数有一点不同。stack函数更多是一种堆叠，会在原来的维度上增加一个维度；而concatenate不会增加维度。

（3）hstack函数，它是stack函数的变种，其中h的意思是horizontal,水平的。顾名思义，它会将数组按水平的方式连接。关键是hstack不像stack一样增加维度，这一点是很好的。

（4）vstack函数，也是stack函数的变种，其中v的意思是vertical，垂直的。顾名思义，它会将数组按竖直的方式连接。

A和B都是2*2的数组，我们分别用四个函数去连接它们。第一个是concatenate函数，axis=1表示沿着第二个轴，也就是水平连接；第二个是stack函数，同样是沿着第二个轴，在这里我们省略了axis参数；第三个是hstack，竖直方向连接；第四个是vstack，水平方向连接。

运行结果：

注意到第二个打印结果是一个三维数组，这种连接方式不是很常用；而concatenate当axis=1时就相当于hstack，axis=0时就相当于vstack函数。

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数组分割

数组分割相当于数组连接的逆向操作，将一个大数组分割成好几个数组。常用的函数有三个：

（1）split函数，这个函数有三个参数。第一个参数ary就是被分割的数组，第二参数叫indices_or_sections：果是一个整数，就用该数平均切分，如果是一个数组，为沿轴切分的位置（左开右闭），第三个参数axis是按照哪个轴切分。

（2）hsplit函数，水平方向上切分。

（3）vsplit函数，竖直方向上切分。

A是一个4*4的二维数组，我们用了三种方式去分割。大家猜一猜有没有哪两个分割结果会一样？

运行结果：