Python3 多个二维数组合并为三维数组

博客主要介绍将多个二维数组合并为三维数组的方法,如用np.array()重新构造、利用np.append和array.reshape()拼接重组、先转list拼接后再转回array。还展示了用reshape将二维数据升为三维后的数据分布,原矩阵按行划分维度,每行数据分布不变。

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https://blog.youkuaiyun.com/qq_34840129/article/details/86295482
重点: https://blog.youkuaiyun.com/u013044310/article/details/80407220

reshape(shape) : 不改变数组元素,返回一个shape形状的数组,原数组不变。是对每行元素进行处理
resize(shape) : 与.reshape()功能一致,但修改原数组


 
  1. In [ 1]: a = np.arange( 20)
  2. #原数组不变
  3. In [ 2]: a.reshape([ 4, 5])
  4. Out[ 2]:
  5. array([[ 0,   1,   2,   3,   4],
  6.        [ 5,   6,   7,   8,   9],
  7.        [ 10, 11, 12, 13, 14],
  8.        [ 15, 16, 17, 18, 19]])
  9. In [ 3]: a
  10. Out[ 3]:
  11. array([ 0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7,   8,   9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,
  12.         17, 18, 19])
  13. #修改原数组
  14. In [ 4]: a.resize([ 4, 5])
  15. In [ 5]: a
  16. Out[ 5]:
  17. array([[ 0,   1,   2,   3,   4],
  18.        [ 5,   6,   7,   8,   9],
  19.        [ 10, 11, 12, 13, 14],
  20.        [ 15, 16, 17, 18, 19]])


.swapaxes(ax1,ax2) : 将数组n个维度中两个维度进行调换,不改变原数组


 
  1. In [6]: a .swapaxes(1,0)
  2. Out [6]:
  3. array( [[ 0,  5, 10, 15],
  4.         [ 1,  6, 11, 16],
  5.         [ 2,  7, 12, 17],
  6.         [ 3,  8, 13, 18],
  7.         [ 4,  9, 14, 19]])


.flatten() : 对数组进行降维,返回折叠后的一维数组,原数组不变


 
  1. In [ 7]: a.flatten()
  2. Out[ 7]:
  3. array([ 0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7,   8,   9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,
  4.         17, 18, 19])

 

将多个二维数组合并为一个三维数组

方法一:
对于两个(或者多个)同一维度的矩阵,直接利用np.array()重新构造一个array,这样可以变相起到扩展维数的作用。例如:


 
  1. import numpy as np
  2. a = np. array([[ 1, 2, 3],[ 4, 5, 6]])
  3. b = np. array([[ 2, 2, 3],[ 4, 5, 6]])
  4. c = np. array([[ 3, 2, 3],[ 4, 5, 6]])
  5. print( '矩阵a:\n',a)
  6. print( '维数:',a.shape)
  7. com = np. array([a,b,c])
  8. print( '合并矩阵:\n',com)
  9. print( '维数:',com.shape)
  10. 输出结果为:
  11. 矩阵a:
  12.  [[ 1 2 3]
  13.  [ 4 5 6]]
  14. 维数: ( 2, 3)
  15. 合并矩阵:
  16.  [[[ 1 2 3]
  17.   [ 4 5 6]]
  18.  [[ 2 2 3]
  19.   [ 4 5 6]]
  20.  [[ 3 2 3]
  21.   [ 4 5 6]]]
  22. 维数: ( 3, 2, 3)


方法二:
但是,如果两个array,使用方法一时会出现如下结果:


 
  1. import numpy as np
  2. aa = np. array([[[ 1, 2, 3],[ 4, 5, 6]],[[ 2, 2, 3],[ 4, 5, 6]],[[ 3, 2, 3],[ 4, 5, 6]]])
  3. a = np. array([[ 4, 2, 3],[ 4, 5, 6]])
  4. com = np. array([aa,a])
  5. print( '合并矩阵:\n',com)
  6. print( '维数:',com.shape)
  7. 输出结果:
  8. 合并矩阵:
  9.  [ array([[[ 1, 2, 3],
  10.         [ 4, 5, 6]],
  11.        [[ 2, 2, 3],
  12.         [ 4, 5, 6]],
  13.        [[ 3, 2, 3],
  14.         [ 4, 5, 6]]])
  15.   array([[ 4, 2, 3],
  16.        [ 4, 5, 6]])]
  17. 维数: ( 2,)


可以看到:输出的维数不对,以上方法就不适用了。

那么,我们就需要利用np.append和array.reshape()函数对数组进行拼接之后重组,具体实现如下:


 
  1. import numpy as np
  2. aa = np. array([[[ 1, 2, 3],[ 4, 5, 6]],[[ 2, 2, 3],[ 4, 5, 6]],[[ 3, 2, 3],[ 4, 5, 6]]])
  3. a = np. array([[ 4, 2, 3],[ 4, 5, 6]])
  4. data = np.append(aa,a) #先拼接成一个行向量
  5. print(data)
  6. dim = aa.shape #获取原矩阵的维数
  7. print( '原矩阵维数:',dim)
  8. data1 = data.reshape(dim[ 0]+ 1,dim[ 1],dim[ 2]) #再通过原矩阵的维数重新组合
  9. print( '合并矩阵:\n',data1)
  10. print( '维数:',data1.shape)

现在来看一下用reshape将二维数据升为三维后的数据分布情况:


 
  1. from numpy import *
  2. b = arange( 36).reshape(( 6, 6))
  3. b1 = b.reshape( 2, 3, 6)

b的元素:

b1的元素:

可以看到,原来6*6的矩阵被分为了2个3*6的矩阵。每一行的数据分布并没有改变,只是将前3行划为一个维度,然后将后三行划为另一个维度。


方法三:
相比于前两种方法,这种方法可谓“曲线救国”之典范,具体思路是:先转化成list,拼接后再转化回去。
这是因为list中的append()函数可以在添加函数的时候不改变原来list的维度。虽然没有对这种方法进行一个速度测试,但直觉来看时间复杂度挺高的,建议慎用。


 
  1. aa = np.array([[[ 1, 2, 3],[ 4, 5, 6]],[[ 2, 2, 3],[ 4, 5, 6]],[[ 3, 2, 3],[ 4, 5, 6]]])
  2. a = np.array([[ 4, 2, 3],[ 4, 5, 6]])
  3. #将array转换成list
  4. aa = aa.tolist(aa)
  5. a = a.list(a)
  6. aa.append(a) #注意与方法二中np.append()用法的区别
  7. com = np.array(aa)
  8. print(com.shape)
  9. 输出结果:
  10. 合并矩阵:
  11.       [ [[1 2 3]
  12.         [ 4 5 6]]
  13.        [ [2 2 3]
  14.         [ 4 5 6]]
  15.        [ [3 2 3]
  16.         [ 4 5 6]]
  17.         
  18.        [ [4 2 3]
  19.        [ 4, 5, 6]]]
  20. 维数: ( 4, 2, 3)


这里注意:
两种类型的相互转换函数:

array转list:a = a.tolist()
list转array:a =np.array(a)

原文:https://blog.youkuaiyun.com/u013044310/article/details/80407220 
原文:https://blog.youkuaiyun.com/brucewong0516/article/details/79185282 
 

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