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    numpy数组合并和矩阵拼接的实现

    作者:小白不白嘿嘿嘿 时间:2021-05-07 17:44

    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

    直接合并

    将两个一维数组合并成一个二维数组:

    import torch
    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as plt
    a = np.arange(0,15,0.1)
    b = 1.088 * a + 0.638 + np.random.rand() * 10
    
    print(a.shape,b.shape)
    points = np.array([a,b])
    print(points.shape)
    
    
    (150,) (150,)
    (2, 150)
    

    append拼接

    append(arr, values, axis=None)

    arr 待合并的数组的复制(特别主页是复制,所以要多耗费很多内存)
    values 用来合并到上述数组复制的值。如果指定了下面的参数axis的话,则这些值必须和arr的shape一致(shape[axis]之外都相等),否则的话,则没有要求。
    axis 要合并的轴.

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

    concatenate拼接

    concatenate(a_tuple, axis=0, out=None)
    

    a_tuple: 对需要合并的数组用元组的形式给出
    axis 待合并的轴,默认为0

     >>> 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
    
    

    hstack

    >>> 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]])
    
    

    vstack

    >>> 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]])
    

    vstack

    >>> 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]]])

    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]])
    

    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]])
    js
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