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  • Numpy | 11 迭代数组

    NumPy 迭代器对象 numpy.nditer 提供了一种灵活访问一个或者多个数组元素的方式。

    迭代器最基本的任务的可以完成对数组元素的访问。

    实例1:使用 arange() 函数创建一个 2x3 数组,并使用 nditer 对它进行迭代。

    import numpy as np
     
    a = np.arange(6).reshape(2,3)
    print ('原始数组是:')
    print (a)
    print ('
    ')
    print ('迭代输出元素:') for x in np.nditer(a): print (x, end=", " ) print (' ')

    输出结果为:

    原始数组是:
    [[0 1 2]
     [3 4 5]]
    
    迭代输出元素:
    0, 1, 2, 3, 4, 5,

    以上实例不是使用标准 C 或者 Fortran 顺序,选择的顺序是和数组内存布局一致的,这样做是为了提升访问的效率,默认是行序优先(row-major order,或者说是 C-order)。这反映了默认情况下只需访问每个元素,而无需考虑其特定顺序。

    我们可以通过迭代上述数组的转置来看到这一点,并与以 C 顺序访问数组转置的 copy 方式做对比.

    实例2:

    import numpy as np
    
    a = np.arange(6).reshape(2, 3)
    print(a)
    print('
    ')
    
    print(a.T)
    print('
    ')
    
    for x in np.nditer(a.T):
        print(x, end=", ")
    print('
    ')
    
    for x in np.nditer(a.T.copy(order='C')):
        print(x, end=", ")
    print('
    ')

    输出结果为:

    [[0 1 2]
    [3 4 5]]


    [[0 3]
    [1 4]
    [2 5]]


    0, 1, 2, 3, 4, 5,

    0, 3, 1, 4, 2, 5,

    • a 和 a.T 的遍历顺序是一样的,也就是他们在内存中的存储顺序也是一样的;
    • a 和 a.T.copy(order = 'C') 的遍历结果是不同的,那是因为它和前两种的存储方式是不一样的,默认是按行访问。

    控制遍历顺序

    • for x in np.nditer(a, order='F'):Fortran order,即是列序优先;

    • for x in np.nditer(a.T, order='C'):C order,即是行序优先;

     

    实例1

    import numpy as np
    
    a = np.arange(0, 60, 5).reshape(3, 4)
    
    print('原始数组是:')
    print(a)
    print('
    ')
    
    print('原始数组的转置是:')
    b = a.T
    print(b)
    print('
    ')
    
    
    print('以 C 风格顺序排序:')
    c = b.copy(order='C')
    print(c)
    
    for x in np.nditer(c):          #顺序输出
        print(x, end=", ")
    print('
    ')
    
    
    print('以 F 风格顺序排序:')
    d = b.copy(order='F')
    print(c)
    
    for x in np.nditer(d):          #顺序输出
        print(x, end=", ")

    输出结果为:

    原始数组是:
    [[ 0  5 10 15]
     [20 25 30 35]
     [40 45 50 55]]
    
    
    原始数组的转置是:
    [[ 0 20 40]
     [ 5 25 45]
     [10 30 50]
     [15 35 55]]
    
    
     C 风格顺序排序:
    [[ 0 20 40]
     [ 5 25 45]
     [10 30 50]
     [15 35 55]]
    0, 20, 40, 5, 25, 45, 10, 30, 50, 15, 35, 55,
    F 风格顺序排序: [[ 0 20 40] [ 5 25 45] [10 30 50] [15 35 55]]
    0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55,

    实例2: 可以通过显式设置,来强制 nditer 对象使用某种顺序

    import numpy as np
    
    a = np.arange(0, 60, 5).reshape(3, 4)
    print('原始数组是:')
    print(a)
    print('
    ')
    
    print('以 C 风格顺序排序:')
    for x in np.nditer(a, order='C'):
        print(x, end=", ")
        
    print('
    ')
    
    print('以 F 风格顺序排序:')
    for x in np.nditer(a, order='F'):
        print(x, end=", ")

    输出结果为:

    原始数组是:
    [[ 0  5 10 15]
     [20 25 30 35]
     [40 45 50 55]]
    
     C 风格顺序排序:
    0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 
    
     F 风格顺序排序:
    0, 20, 40, 5, 25, 45, 10, 30, 50, 15, 35, 55,

    修改数组中元素的值

    nditer 对象有一个可选参数 op_flags。 默认情况下,nditer 将视待迭代遍历的数组为只读对象(read-only),为了在遍历数组的同时,实现对数组元素值得修改,必须指定 read-write 或write-only 的模式。

    import numpy as np
    
    a = np.arange(0, 60, 5).reshape(3, 4)
    print('原始数组是:')
    print(a)
    print('
    ')
    
    for x in np.nditer(a, op_flags=['readwrite']):
        x[...] = 2 * x
    print('修改后的数组是:')
    print(a)

    输出结果为:

    原始数组是:
    [[ 0  5 10 15]
     [20 25 30 35]
     [40 45 50 55]]
    
    修改后的数组是:
    [[  0  10  20  30]
     [ 40  50  60  70]
     [ 80  90 100 110]]

    使用外部循环

    nditer类的构造器拥有flags参数,它可以接受下列值:

    参数描述
    c_index 可以跟踪 C 顺序的索引
    f_index 可以跟踪 Fortran 顺序的索引
    multi-index 每次迭代可以跟踪一种索引类型
    external_loop 给出的值是具有多个值的一维数组,而不是零维数组

    在下面的实例中,迭代器遍历每列,并组合为一维数组。

    import numpy as np
    
    a = np.arange(0,60,5) .reshape(3,4)
    print ('原始数组是:')
    print (a)
    print ('
    ')
    
    print ('修改后的数组是:')
    for x in np.nditer(a, flags =  ['external_loop'], order =  'F'):
       print (x, end=", " )

    输出结果为:

    原始数组是:
    [[ 0  5 10 15]
     [20 25 30 35]
     [40 45 50 55]]
    
    修改后的数组是:
    [ 0 20 40], [ 5 25 45], [10 30 50], [15 35 55],

    广播迭代

    如果两个数组是可广播的,nditer 组合对象能够同时迭代它们。 假设数组 a 的维度为 3x4,数组 b 的维度为 1x4 ,则使用以下迭代器(数组 b 被广播到 a 的大小)。

    import numpy as np
    
    a = np.arange(0, 60, 5).reshape(3, 4)
    print('第一个数组为:')
    print(a)
    print('
    ')
    
    
    b = np.array([1, 2, 3, 4], dtype=int)
    print('第二个数组为:')
    print(b)
    print('
    ')
    
    print('修改后的数组为:')
    for x, y in np.nditer([a, b]):
        print("%d:%d" % (x, y), end=", ")

    输出结果为:

    第一个数组为:
    [[ 0  5 10 15]
     [20 25 30 35]
     [40 45 50 55]]
    
    第二个数组为:
    [1 2 3 4]
    
    修改后的数组为:
    0:1, 5:2, 10:3, 15:4, 20:1, 25:2, 30:3, 35:4, 40:1, 45:2, 50:3, 55:4,

     

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