Numpy数组变形和轴变换

数组变形（reshape)或轴转换（Transposing Arrays and Swapping Axes）后返回的是非副本视图，对于非副本视图的修改会使原来的数组也同时改变。

In [1]: import numpy as np
    
#np.arange()产生一维数组    
In [2]: arr = np.arange(15)
In [3]: arr
Out[3]: array([ 0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14])

#reshape((3,5))把数组转换成一个3*5的数组 
In [4]: arr = arr.reshape((3,5))
In [5]: arr
Out[5]:
array([[ 0,  1,  2,  3,  4],
       [ 5,  6,  7,  8,  9],
       [10, 11, 12, 13, 14]])

#.T实现数组转置
In [6]: arr.T
Out[6]:
array([[ 0,  5, 10],
       [ 1,  6, 11],
       [ 2,  7, 12],
       [ 3,  8, 13],
       [ 4,  9, 14]])

#np.dot实现矩阵点积
In [10]: np.dot(arr.T,arr)
Out[10]:
array([[125, 140, 155, 170, 185],
       [140, 158, 176, 194, 212],
       [155, 176, 197, 218, 239],
       [170, 194, 218, 242, 266],
       [185, 212, 239, 266, 293]])

#数组轴转换transpose 和 swapaxes内置方法使用
In [11]: arr = np.arange(16).reshape((2,2,4))

In [12]: arr
Out[12]:
array([[[ 0,  1,  2,  3],
        [ 4,  5,  6,  7]],

       [[ 8,  9, 10, 11],
        [12, 13, 14, 15]]])


#假设原始轴排序(0,1,2)为(x,y,z)
#arr.T相当arr.transpose((2,1,0)),相当于x与z轴调换位置成(z,y,x)
#例如原来元素5在（x=0,y=1,z=1)变换之后在(z=1,y=1,x=0)
In [13]: arr.T
Out[13]:
array([[[ 0,  8],
        [ 4, 12]],

       [[ 1,  9],
        [ 5, 13]],

       [[ 2, 10],
        [ 6, 14]],

       [[ 3, 11],
        [ 7, 15]]])

In [14]: arr.transpose((2,1,0))
Out[14]:
array([[[ 0,  8],
        [ 4, 12]],

       [[ 1,  9],
        [ 5, 13]],

       [[ 2, 10],
        [ 6, 14]],

       [[ 3, 11],
        [ 7, 15]]])

#arr.transpose((1,0,2)),相当于x与y轴调换位置成(y,x,z)
#例如原来元素5在（x=0,y=1,z=1)变换之后在(y=1,x=0,z=1)
In [15]: arr.transpose((1,0,2))
Out[15]:
array([[[ 0,  1,  2,  3],
        [ 8,  9, 10, 11]],

       [[ 4,  5,  6,  7],
        [12, 13, 14, 15]]])

#arr.transpose((0,2,1)),相当于y与z轴调换位置成(x,z,y)
#例如原来元素6在（x=0,y=1,z=2)变换之后在(x=0,z=2,y=1)
In [16]: arr.transpose((0,2,1))
Out[16]:
array([[[ 0,  4],
        [ 1,  5],
        [ 2,  6],
        [ 3,  7]],

       [[ 8, 12],
        [ 9, 13],
        [10, 14],
        [11, 15]]])

#arr.swapaxes(1,2)相当1和2轴变换，与arr.transpose((0,2,1))实现同一功能
In [17]: arr.swapaxes(1,2)
Out[17]:
array([[[ 0,  4],
        [ 1,  5],
        [ 2,  6],
        [ 3,  7]],

       [[ 8, 12],
        [ 9, 13],
        [10, 14],
        [11, 15]]])

#数组变形或转换后返回的是非副本视图，对于非副本视图的修改会使原来的数组也同时改变。
#如arr.swapaxes(1,2)[0,1,1]原来是5，赋值等于10后，原来arr中的5也会变成10
In [20]: arr.swapaxes(1,2)[0,1,1] = 10

In [21]: arr
Out[21]:
array([[[ 0,  1,  2,  3],
        [ 4, 10,  6,  7]],

       [[ 8,  9, 10, 11],
        [12, 13, 14, 15]]])