NumPy - 交换数组的轴

在 NumPy 中交换数组的轴

在 NumPy 中交换轴可以更改数组中维度的顺序。您可以使用 swapaxes() 函数和 transpose() 函数在 NumPy 中交换数组的轴。

在 NumPy 中，数组可以有多个维度，每个维度称为一个轴。例如，二维数组(矩阵)有两个轴:行和列。三维数组(张量)有三个轴:深度、高度和宽度。

• 轴 0 表示第一维(通常是行)。
• 轴 1 表示第二维(通常是列)。
• 轴 2 表示第三维，依此类推

使用 swapaxes() 函数

NumPy 中的 np.swapaxes() 函数允许您交换数组的两个指定轴。当您需要重新组织数组结构时，此函数特别有用，例如在二维数组中交换行和列，或在多维数组中重新排序维度。

此函数不会创建数据的副本，而是返回交换指定轴后的数组新视图。它不涉及在内存中复制数组的数据。

以下是 swapaxes() 函数的语法 -

numpy.swapaxes(arr, axis1, axis2)

其中，

• arr 是输入数组。
• axis1 是要交换的第一个轴。
• axis2 是要交换的第二个轴。

示例

在下面的示例中，我们使用 NumPy 中的 swapaxes() 函数交换二维数组中的行和列 -

import numpy as np

# 创建二维数组
arr = np.array([[1, 2, 3],
[4, 5, 6]])

# 交换轴 0 和 1(行和列)
swapped = np.swapaxes(arr, 0, 1)

print("原始数组:")
print(arr)

print("
交换轴后的数组:")
print(swapped)

以下是得到的输出 -

原始数组:
[[1 2 3]
[4 5 6]]

交换轴后的数组:
[[1 4]
[2 5]
[3 6]]

使用 transpose()函数

我们还可以使用 transpose() 函数在 NumPy 中交换数组的轴。与 swapaxes() 函数交换两个特定轴不同，transpose() 函数用于根据指定的模式重新排序数组的所有轴。

以下是 transpose() 函数的语法 -

numpy.transpose(a,axes=None)

其中，

• a 是要重新排序其轴的输入数组。
• axes 是一个元组或列表，用于指定所需的轴顺序。如果 axis 为 None，则会反转轴的顺序。

示例:矩阵转置

矩阵转置是将二维数组的行和列交换的操作 -

import numpy as np

# 创建二维数组(矩阵)
arr = np.array([[1, 2, 3],
[4, 5, 6]])

# 转置矩阵
transposed = np.transpose(arr)

print("原始数组:")
print(arr)

print("
转置数组:")
print(transposed)

这将产生以下结果 -

原始数组:
[[1 2 3]
[4 5 6]]

转置数组:
[[1 4]
[2 5]
[3 6]]

示例:重新排序三维数组中的轴

这里，我们使用 transpose() 函数重新排序多维数组中的维度 -

import numpy as np

# 创建三维数组
arr = np.array([[[1, 2], [3, 4]],
[[5, 6], [7, 8]]])

# 使用自定义轴顺序进行转置
transposed = np.transpose(arr, (1, 0, 2))

print("原始数组形状:", arr.shape)
print("转置数组形状:", transposed.shape)
print("
转置数组:")
print(transposed)

这将产生以下结果 -

原始数组形状:(2, 2, 2)
转置数组形状:(2, 2, 2)

转置数组:
[[[1 2]
[5 6]]
[[3 4]
[7 8]]]