NumPy 数组属性

NumPy 数组的维数称为秩(rank),秩就是轴的数量,即数组的维度,一维数组的秩为 1,二维数组的秩为 2,以此类推。

在 NumPy中,每一个线性的数组称为是一个轴(axis),也就是维度(dimensions)。比如说,二维数组相当于是两个一维数组,其中第一个一维数组中每个元素又是一个一维数组。所以一维数组就是 NumPy 中的轴(axis),第一个轴相当于是底层数组,第二个轴是底层数组里的数组。而轴的数量——秩,就是数组的维数。

很多时候可以声明 axis。axis=0,表示沿着第 0 轴进行操作,即对每一列进行操作;axis=1,表示沿着第1轴进行操作,即对每一行进行操作。

NumPy 的数组中比较重要 ndarray 对象属性有:

属性说明
ndarray.ndim数组的秩(rank),即数组的维度数量或轴的数量。
ndarray.shape数组的维度,表示数组在每个轴上的大小。对于二维数组(矩阵),表示其行数和列数。
ndarray.size数组中元素的总个数,等于 ndarray.shape 中各个轴上大小的乘积。
ndarray.dtype数组中元素的数据类型。
ndarray.itemsize数组中每个元素的大小,以字节为单位。
ndarray.flags包含有关内存布局的信息,如是否为 C 或 Fortran 连续存储,是否为只读等。
ndarray.real数组中每个元素的实部(如果元素类型为复数)。
ndarray.imag数组中每个元素的虚部(如果元素类型为复数)。
ndarray.data实际存储数组元素的缓冲区,一般通过索引访问元素,不直接使用该属性。

ndarray.ndim

ndarray.ndim 用于获取数组的维度数量(即数组的轴数)。

实例

import numpy as np a = np.arange(24) print (a.ndim) # a 现只有一个维度 # 现在调整其大小 b = a.reshape(2,4,3) # b 现在拥有三个维度 print (b.ndim)

输出结果为:

1
3

ndarray.shape

ndarray.shape 表示数组的维度,返回一个元组,这个元组的长度就是维度的数目,即 ndim 属性(秩)。比如,一个二维数组,其维度表示"行数"和"列数"。

ndarray.shape 也可以用于调整数组大小。

实例

import numpy as np a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]]) print (a.shape)

输出结果为:

(2, 3)

调整数组大小。

实例

import numpy as np a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]]) a.shape = (3,2) print (a)

输出结果为:

[[1 2]
 [3 4]
 [5 6]]

NumPy 也提供了 reshape 函数来调整数组大小。

实例

import numpy as np a = np.array([[1,2,3],[4,5,6]]) b = a.reshape(3,2) print (b)

输出结果为:

[[1 2]
 [3 4]
 [5 6]]

ndarray.itemsize

ndarray.itemsize 以字节的形式返回数组中每一个元素的大小。

例如,一个元素类型为 float64 的数组 itemsize 属性值为 8(float64 占用 64 个 bits,每个字节长度为 8,所以 64/8,占用 8 个字节),又如,一个元素类型为 complex32 的数组 item 属性为 4(32/8)。

实例

import numpy as np # 数组的 dtype 为 int8(一个字节) x = np.array([1,2,3,4,5], dtype = np.int8) print (x.itemsize) # 数组的 dtype 现在为 float64(八个字节) y = np.array([1,2,3,4,5], dtype = np.float64) print (y.itemsize)

输出结果为:

1
8

ndarray.flags

ndarray.flags 返回 ndarray 对象的内存信息,包含以下属性:

属性描述
C_CONTIGUOUS (C)数据是在一个单一的C风格的连续段中
F_CONTIGUOUS (F)数据是在一个单一的Fortran风格的连续段中
OWNDATA (O)数组拥有它所使用的内存或从另一个对象中借用它
WRITEABLE (W)数据区域可以被写入,将该值设置为 False,则数据为只读
ALIGNED (A)数据和所有元素都适当地对齐到硬件上
UPDATEIFCOPY (U)这个数组是其它数组的一个副本,当这个数组被释放时,原数组的内容将被更新

实例

import numpy as np x = np.array([1,2,3,4,5]) print (x.flags)

输出结果为:

  C_CONTIGUOUS : True
  F_CONTIGUOUS : True
  OWNDATA : True
  WRITEABLE : True
  ALIGNED : True
  WRITEBACKIFCOPY : False
  UPDATEIFCOPY : False
### Numpy 数组的使用方法与示例教程 Numpy 是 Python 中用于数值计算的核心库,其核心功能是对多维数组的支持。以下是关于 Numpy 数组的一些基本概念和常见操作。 #### 创建 Numpy 数组 可以通过多种方式创建 Numpy 数组,常见的有 `np.array` 和其他专用函数如 `np.zeros`, `np.ones`, 或者从已有的列表转换而来[^2]。 ```python import numpy as np # 从列表创建数组 arr_from_list = np.array([1, 2, 3]) # 创建全零矩阵 zeros_matrix = np.zeros((3, 4)) # 创建全一矩阵 ones_matrix = np.ones((2, 3)) ``` #### 基本属性 每种 Numpy 数组都有特定的属性来描述它的维度、大小和其他特征。 - **shape**: 表示数组的尺寸 (行数×列数)。 - **dtype**: 数据类型的说明符。 - **ndim**: 维度数量。 ```python array_example = np.array([[1, 2], [3, 4]]) print(array_example.shape) # 输出: (2, 2) print(array_example.dtype) # 输出: int64 print(array_example.ndim) # 输出: 2 ``` #### 数组拼接 对于多个 Numpy 数组之间的连接操作,可以利用 `np.concatenate` 函数实现按指定轴方向进行合并[^1][^4]。 ```python a = np.array([[1, 2], [3, 4]]) b = np.array([[5, 6]]) result_row_concat = np.concatenate((a, b), axis=0) # 按行拼接 result_col_concat = np.concatenate((a.T, b.T), axis=1).T # 转置后再按列拼接并转回原状 ``` #### 数组运算 支持逐元素算术运算以及广播机制下的复杂表达式求解[^3]。 ```python addition_result = a + result_row_concat[:len(a)] # 加法演示 multiplication_result = addition_result * array_example # 乘法规则应用 ``` #### 形状变换 调整现有数组结构而不改变实际存储顺序可通过 `.reshape()` 方法完成;而展平高阶张量到向量形式可调用`.flatten()`. ```python reshaped_array = ones_matrix.reshape(-1) # 将二维变一维 flattened_version = reshaped_array.flatten() ``` 以上就是有关于 Numpy 的一些基础知识及其实战技巧概览。希望这些内容能够帮助理解该工具包的强大之处!
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