NumPy - 向数组插入轴
在 NumPy 中向数组插入轴
向 NumPy 数组插入轴是指向现有数组添加新维度。当您需要对齐数据以进行广播、重塑数组以进行特定操作，或添加新维度以方便堆叠或连接等操作时，此功能尤其有用。
用于此目的的主要函数是 np.expand_dims()，该函数在指定位置添加新轴。
使用 expand_dims() 函数插入轴
NumPy 中的 np.expand_dims() 函数用于向现有数组插入新轴(维度)，从而增加其维度。语法如下:
numpy.expand_dims(a, axis)
其中:
- a: 为输入数组。
- axis: 为新轴在维度中插入的位置。
示例
在下面的示例中，我们首先创建一个一维数组。使用 np.expand_dims() 函数，我们在位置 1 处添加一个新轴，将数组转换为二维列向量 -
import numpy as np
# 创建一维 NumPy 数组
arr = np.array([1, 2, 3, 4])
# 添加新轴以创建二维列向量
expanded_arr = np.expand_dims(arr, axis=1)
print("原始数组:
", arr)
print("添加新轴后的数组:
", expanded_arr)
以下是得到的输出 -
原始数组: [1 2 3 4] 添加新轴后的数组: [[1] [2] [3] [4]]
插入轴创建高维数组
插入轴创建高维数组意味着向现有数组添加新维度，从而改变其形状。此过程允许您扩展数组，例如，从一维扩展为二维，或从二维扩展为三维。
这对于广播或重塑数据以满足特定需求等操作非常有用。
示例
在本例中，我们使用 np.expand_dims() 函数添加两个新轴，将一维 NumPy 数组扩展为三维数组 -
import numpy as np
# 创建一维 NumPy 数组
arr = np.array([1, 2, 3])
# 添加两个新轴以创建三维数组
expanded_arr = np.expand_dims(arr, axis=(0, 2))
print("原始数组:
", arr)
print("包含新轴的三维数组:
", expanded_arr)
print("三维数组的形状:", expanded_arr.shape)
这将产生以下结果−
原始数组: [1 2 3] 包含新轴的三维数组: [[[1] [2] [3]]] 三维数组的形状:(1, 3, 1)
使用"None"或"np.newaxis"索引插入轴
插入轴的另一种方法是使用None或np.newaxis索引。这种方法通常因其代码简洁性和可读性而被广泛使用。
通过使用"None"或"np.newaxis"索引，您可以将一维数组扩展为二维或三维数组，或根据需要调整形状。
示例
在下面的示例中，我们通过使用 np.newaxis 索引添加一个新轴，将一维 NumPy 数组转换为二维行向量 -
import numpy as np
# 创建一维 NumPy 数组
arr = np.array([1, 2, 3, 4])
# 添加新轴以创建二维行向量
row_vector = arr[:, np.newaxis]
print("原始数组:
", arr)
print("二维行向量:
", row_vector)
以下是上述代码的输出 -
原始数组: [1 2 3 4] 二维行向量: [[1] [2] [3] [4]]
合并多个带有插入轴的数组
合并多个带有插入轴的数组需要为每个数组添加新的维度，以便它们在连接或堆叠时能够正确对齐。
通过插入轴，可以确保不同形状的数组可以连接在一起。这种技术可以灵活地处理数据并执行各种操作。
示例
在下面的示例中，我们为每个一维数组添加一个新轴，以将它们转换为二维行向量。然后，我们沿轴 0 连接这些行向量，得到一个二维数组，其中每个原始数组现在都是单独的一行 -
import numpy as np
# 创建两个一维数组
arr1 = np.array([1, 2, 3])
arr2 = np.array([4, 5, 6])
# 添加新轴以创建二维行向量
arr1_expanded = arr1[np.newaxis, :]
arr2_expanded = arr2[np.newaxis, :]
# 沿轴 0 连接行向量
combined_arr = np.concatenate([arr1_expanded, arr2_expanded], axis=0)
print("Array 1 with New轴:
", arr1_expanded)
print("包含新轴的数组 2:
", arr2_expanded)
print("组合数组:
", combined_arr)
输出结果如下 -
包含新轴的数组 1: [[1 2 3]] 包含新轴的数组 2: [[4 5 6]] 组合数组: [[1 2 3] [4 5 6]]
