Numpy中提供了concatenate,append, stack类(包括hsatck、vstack、dstack、row_stack、column_stack),r_和c_等类和函数用于数组拼接的操作。

各种函数的特点和区别如下标:

concatenate 提供了axis参数,用于指定拼接方向 append 默认先ravel再拼接成一维数组,也可指定axis stack 提供了axis参数,用于生成新的维度 hstack 水平拼接,沿着行的方向,对列进行拼接 vstack 垂直拼接,沿着列的方向,对行进行拼接 dstack 沿着第三个轴(深度方向)进行拼接 column_stack 水平拼接,沿着行的方向,对列进行拼接 row_stack 垂直拼接,沿着列的方向,对行进行拼接 r_ 垂直拼接,沿着列的方向,对行进行拼接 c_ 水平拼接,沿着行的方向,对列进行拼接

0. 维度和轴

在正确理解Numpy中的数组拼接、合并操作之前,有必要认识下维度和轴的概念:

ndarray(多维数组)是Numpy处理的数据类型。多维数组的维度即为对应数据所在的空间维度,1维可以理解为直线空间,2维可以理解为平面空间,3维可以理解为立方体空间。

详解Numpy中的数组拼接、合并操作(concatenate, append, stack, hstack, vstack, r_, c_等)

轴是用来对多维数组所在空间进行定义、描述的一组正交化的直线,根据数学惯例可以用i,j,ki, j ,ki,j,k来表示。

在一维空间中,用一个轴就可以表示清楚,numpy中规定为axis 0,空间内的数可以理解为直线空间上的离散点 (x iii, )。

在二维空间中,需要用两个轴表示,numpy中规定为axis 0和axis 1,空间内的数可以理解为平面空间上的离散点(x iii,y jjj)。

在三维空间中,需要用三个轴才能表示清楚,在二维空间的基础上numpy中又增加了axis 2,空间内的数可以理解为立方体空间上的离散点(x iii,y jjj,z kkk)。

Python中可以用numpy中的ndim和shape来分别查看维度,以及在对应维度上的长度。直观上可以根据符号“[ ]”的层数来判断,有m层即为m维,最外面1层对应axis0, 依次为axis1,axis2…

> a = np.array([1,2,3])
> a.ndim   # 一维数组
1
> a.shape   # 在这个维度上的长度为3
(3,)

> b = np.array([[1,2,3], [4,5,6]])
> b.ndim   # 二维数组
2
> b.shape   # 在axis 0 上的长度为2, 在axis 1上的长度为3.或者可以感性的理解为2行3列
(2, 3)

> c = np.array([[[1,2,3], [4,5,6]]])
> c.ndim   # 三维数组
3
> c.shape   # 在axis 0 上的长度为1,在axis 1上的长度为2, 在axis 2上的长度为3. 或者可以感性的理解为1层2行3列
(1, 2, 3)

1. np.concatenate()

concatenate(a_tuple, axis=0, out=None)
"""
参数说明:
a_tuple:对需要合并的数组用元组的形式给出
axis: 沿指定的轴进行拼接,默认0,即第一个轴
"""

示例

> import numpy as np
> ar1 = np.array([[1,2,3], [4,5,6]])
> ar2 = np.array([[7,8,9], [11,12,13]])
> ar1
array([[1, 2, 3],
    [4, 5, 6]])
> ar2
array([[ 7, 8, 9],
    [11, 12, 13]])

> np.concatenate((ar1, ar2))  # 这里的第一轴(axis 0)是行方向
array([[ 1, 2, 3],
    [ 4, 5, 6],
    [ 7, 8, 9],
    [11, 12, 13]])

> np.concatenate((ar1, ar2),axis=1)  # 这里沿第二个轴,即列方向进行拼接
array([[ 1, 2, 3, 7, 8, 9],
    [ 4, 5, 6, 11, 12, 13]])

> ar3 = np.array([[14,15,16]]) # shape为(1,3)的2维数组
> np.concatenate((ar1, ar3))  # 一般进行concatenate操作的array的shape需要一致,当然如果array在拼接axis方向的size不一样,也可以完成
> np.concatenate((ar1, ar3)) # ar3虽然在axis0方向的长度不一致,但axis1方向上一致,所以沿axis0可以拼接
array([[ 1, 2, 3],
    [ 4, 5, 6],
    [14, 15, 16]])
> np.concatenate((ar1, ar3), axis=1)  # ar3和ar1在axis0方向的长度不一致,所以报错

2. pd.append()

append(arr, values, axis=None)
"""
参数说明:
arr:array_like的数据
values: array_like的数据,若axis为None,则先将arr和values进行ravel扁平化,再拼接;否则values应当与arr的shape一致,或至多
    在拼接axis的方向不一致
axis:进行append操作的axis的方向,默认无
"""

示例

> np.append(ar1, ar2)  # 先ravel扁平化再拼接,所以返回值为一个1维数组
array([ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13])

> np.append(ar1, ar2, axis=0)   # 沿第一个轴拼接,这里为行的方向 
array([[ 1, 2, 3],
    [ 4, 5, 6],
    [ 7, 8, 9],
    [11, 12, 13]])

> np.append(ar1, ar2, axis=1)   # 沿第二个轴拼接,这里为列的方向 
array([[ 1, 2, 3, 7, 8, 9],
    [ 4, 5, 6, 11, 12, 13]])

3. np.stack()

stack(arrays, axis=0, out=None)
"""
沿着指定的axis对arrays(每个array的shape必须一样)进行拼接,返回值的维度比原arrays的维度高1
axis:默认为0,即第一个轴,若为-1即为第二个轴
"""

示例

> np.stack((ar1, ar2))   # 增加第一个维度(axis0,之后的axis向后顺延:0—>1, 1—>2)
array([[[ 1, 2, 3],
    [ 4, 5, 6]],
    [[ 7, 8, 9],
    [11, 12, 13]]])

> np.stack((ar1, ar2), axis=1)   # 增加第二个维度(axis1,之后的axis向后顺延, 1—>2)
array([[[ 1, 2, 3],
    [ 7, 8, 9]],
    [[ 4, 5, 6],
    [11, 12, 13]]])

> np.stack((ar1, ar2), axis=2)   # 增加第三个维度(axis2,和axis=-1的效果一样,原来的axis0和axis1保持不变)
array([[[ 1, 7],
    [ 2, 8],
    [ 3, 9]],
    [[ 4, 11],
    [ 5, 12],
    [ 6, 13]]])

关于维度增加的一种理解方式

详解Numpy中的数组拼接、合并操作(concatenate, append, stack, hstack, vstack, r_, c_等)

4. hstack、vstack和vstack

> np.hstack((ar1,ar2))  # 水平拼接,沿着行的方向,对列进行拼接
array([[ 1, 2, 3, 7, 8, 9],
    [ 4, 5, 6, 11, 12, 13]])

> np.vstack((ar1,ar2))  # 垂直拼接,沿着列的方向,对行进行拼接
array([[ 1, 2, 3],
    [ 4, 5, 6],
    [ 7, 8, 9],
    [11, 12, 13]])
    
> np.dstack((ar1,ar2))  # 对于2维数组来说,沿着第三轴(深度方向)进行拼接, 效果相当于stack(axis=-1)
array([[[ 1, 7],
    [ 2, 8],
    [ 3, 9]],
    [[ 4, 11],
    [ 5, 12],
    [ 6, 13]]])

5. column_stack和row_stack

> np.column_stack((ar1,ar2))  # 水平拼接,沿着行的方向,对列进行拼接
array([[ 1, 2, 3, 7, 8, 9],
   [ 4, 5, 6, 11, 12, 13]])

> np.row_stack((ar1,ar2))  # 垂直拼接,沿着列的方向,对行进行拼接
array([[ 1, 2, 3],
   [ 4, 5, 6],
   [ 7, 8, 9],
   [11, 12, 13]])

6. np.r_ 和np.c_

常用于快速生成ndarray数据

> np.r_[ar1,ar2]   # 垂直拼接,沿着列的方向,对行进行拼接
array([[ 1, 2, 3],
    [ 4, 5, 6],
    [ 7, 8, 9],
    [11, 12, 13]])
 
> np.c_[ar1,ar2]  # 水平拼接,沿着行的方向,对列进行拼接
array([[ 1, 2, 3, 7, 8, 9],
    [ 4, 5, 6, 11, 12, 13]])

7. 总结

对于两个shape一样的二维array来说:

增加行(对行进行拼接)的方法有:

np.concatenate((ar1, ar2),axis=0)
np.append(ar1, ar2, axis=0)
np.vstack((ar1,ar2))
np.row_stack((ar1,ar2))
np.r_[ar1,ar2]

增加列(对列进行拼接)的方法有:

np.concatenate((ar1, ar2),axis=1)
np.append(ar1, ar2, axis=1)
np.hstack((ar1,ar2))
np.column_stack((ar1,ar2))
np.c_[ar1,ar2]

相关代码可见:https://github.com/guofei1989/python_func_cases/tree/master/numpy_demos

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

广告合作:本站广告合作请联系QQ:858582 申请时备注:广告合作(否则不回)
免责声明:本站资源来自互联网收集,仅供用于学习和交流,请遵循相关法律法规,本站一切资源不代表本站立场,如有侵权、后门、不妥请联系本站删除!

稳了!魔兽国服回归的3条重磅消息!官宣时间再确认!

昨天有一位朋友在大神群里分享,自己亚服账号被封号之后居然弹出了国服的封号信息对话框。

这里面让他访问的是一个国服的战网网址,com.cn和后面的zh都非常明白地表明这就是国服战网。

而他在复制这个网址并且进行登录之后,确实是网易的网址,也就是我们熟悉的停服之后国服发布的暴雪游戏产品运营到期开放退款的说明。这是一件比较奇怪的事情,因为以前都没有出现这样的情况,现在突然提示跳转到国服战网的网址,是不是说明了简体中文客户端已经开始进行更新了呢?