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numpy增加維度、刪除維度的方法_python

作者：古明地盆 ? 更新時(shí)間： 2023-05-23 編程語(yǔ)言

楔子

在 TensorFlow 中，可以給一個(gè) tensor 增加一個(gè)維度、刪除一個(gè)維度，那么在 Numpy 中該怎么呢？

刪除維度、增加維度

先來(lái)看看如何增加一個(gè)維度：

import numpy as np
arr = np.array([[[1, 2, 3], [2, 3, 4]]])
print(arr)
"""
[[[1 2 3]
  [2 3 4]]]
"""
print(arr.shape)  # (1, 2, 3)
# 事實(shí)上第一個(gè)維度我們是不需要的，因?yàn)樵谠摼S度上數(shù)組的長(zhǎng)度是 1

# 刪除第 1 個(gè)維度，我們看到已經(jīng)改變了
print(np.squeeze(arr, 0))
"""
[[1 2 3]
 [2 3 4]]
"""

但是注意：只有數(shù)組長(zhǎng)度在該維度上為 1，那么該維度才可以被刪除。如果不是1，那么刪除的話會(huì)報(bào)錯(cuò)。

import numpy as np
arr = np.array([[[1, 2, 3], [2, 3, 4]]])

print(arr.shape)  # (1, 2, 3)

try:
    # 刪除第二個(gè)維度，顯然在第二個(gè)維度上數(shù)組的長(zhǎng)度是 2，不是 1
    # 所以它不能被刪除
    print(np.squeeze(arr, 1))
except Exception as e:
    print(e)  # cannot select an axis to squeeze out which has size not equal to one

刪除只能刪除數(shù)組長(zhǎng)度為 1 所對(duì)應(yīng)的維度，同理添加也是添加一個(gè)維度也只是讓數(shù)組在這個(gè)維度上的長(zhǎng)度變成 1，因?yàn)閿?shù)組本來(lái)不存在這個(gè)維度的，但是我們強(qiáng)行加上了一個(gè)維度，那么數(shù)組在這個(gè)維度上的長(zhǎng)度只能是 1。

import numpy as np
arr = np.array([[1, 2, 3], [2, 3, 4]])

print(arr.shape)  # (2, 3)

# 很好理解
print(np.expand_dims(arr, 0).shape)  # (1, 2, 3)
print(np.expand_dims(arr, 1).shape)  # (2, 1, 3)
print(np.expand_dims(arr, 2).shape)  # (2, 3, 1)

arr = np.array([1, 2, 3])
print(np.expand_dims(arr, 0))
"""
[[1 2 3]]
"""
print(np.expand_dims(arr, 1))
"""
[[1]
 [2]
 [3]]
"""

以上就實(shí)現(xiàn)了數(shù)組維度的刪除和增加，因?yàn)閿?shù)組的元素是固定的，所以在刪除維度和增加維度時(shí)，數(shù)組在該維度上的長(zhǎng)度必須是 1。

另外，變化維度還可以使用 reshape，比如 arr 的維度是 (2, 1, 3)，我們把第二個(gè)維度給去掉的話，那么直接 arr.reshape((2, 3)) 即可，增加維度也是同理，只要變化維度前后的元素個(gè)數(shù)不變即可。

import numpy as np

arr = np.array([[1, 2, 3], [2, 3, 4]])
print(arr.shape)  # (2, 3)
arr1 = arr.reshape((2, 1, 1, 3))
print(arr1)
"""
[[[[1 2 3]]]


 [[[2 3 4]]]]
"""
print(arr1.shape)  # (2, 1, 1, 3)
print(np.all(arr1.reshape((2, 3)) == arr))  # True

最后，增加維度還有一種做法，但用的不多，舉個(gè)栗子：

import numpy as np


arr = np.array([[1, 2, 3], [2, 3, 4]])
print(arr.shape)  # (2, 3)
# 將維度變成 (2, 1, 3, 1, 1)
arr1 = arr[:, np.newaxis, :, np.newaxis, np.newaxis]
print(arr1.shape)  # (2, 1, 3, 1, 1)
# np.newaxis 等價(jià)于 None
print(arr[:, None, :, None, None].shape)  # (2, 1, 3, 1, 1)
# 使用 : 的部分和之前的維度是對(duì)應(yīng)的，np.newaxis 或者 None 可以理解成 1
# 因此最終得到的數(shù)組的維度就是 (2, 1, 3, 1, 1)

# 再以一維數(shù)組為例
arr = np.array([1, 2, 3])
print(arr)
"""
[1 2 3]
"""
# 得到的數(shù)組的 shape 為 (1, 3)
print(arr[None, :])
"""
[[1 2 3]]
"""
# 得到的數(shù)組的 shape 為 (3, 1)
print(arr[:, None])
"""
[[1]
 [2]
 [3]]
"""

刪除、增加一行或一列

說(shuō)實(shí)話，改變數(shù)組的維度不是特別常見(jiàn)，更常見(jiàn)的是刪除數(shù)組的一行或者一列，舉個(gè)栗子：

# 原始數(shù)組
[[ 0  1  2  3]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
# 我們希望刪除一行
[[ 0  1  2  3]
 [ 8  9 10 11]]
# 或者刪除一列
[[ 0  2  3]
 [ 4  6  7]
 [ 8 10 11]]

這種需求相對(duì)來(lái)說(shuō)更加常見(jiàn)一些，那么應(yīng)該怎么做呢？我們來(lái)看一下。

刪除一行或一列

首先是刪除：

import numpy as np

arr = np.arange(0, 12).reshape(3, 4)
print(arr)
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
"""
# 假設(shè)刪除第二行
print(np.delete(arr, [1], axis=0))
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 8  9 10 11]]
"""
# 刪除第一行和第三行
print(np.delete(arr, [0, 2], axis=0))
"""
[[4 5 6 7]]
"""
# 刪除前兩行，slice(0, 2) 也可以換成 np.s_[0: 2]
print(np.delete(arr, slice(0, 2), axis=0))
"""
[[ 8  9 10 11]]
"""

刪除列的話也是同理，只需要將 axis=0 換成 axis=1 即可，注意：如果不指定 axis 或者 axis 指定為 None，那么會(huì) np.delete 會(huì)將傳遞的數(shù)組扁平化（變成一維數(shù)組），然后進(jìn)行刪除。舉個(gè)栗子：

arr = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(arr)
"""
[[1 2 3]
 [4 5 6]]
"""
# 會(huì)將 arr 扁平化處理，然后刪除索引為 1 的元素，因此要注意 axis 參數(shù)
print(np.delete(arr, [1])) 
"""
[1 3 4 5 6]
"""

增加一行或一列

如果想增加一行或一列的話，要怎么做呢？

import numpy as np

arr = np.arange(0, 12).reshape(3, 4)
print(arr)
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
"""
# 在尾部增加一行，注意：這里的維度一定要匹配，指定 [0, 0, 0, 0] 是不行的，因?yàn)?arr 是一個(gè)二維數(shù)組
print(np.append(arr, [[0, 0, 0, 0]], axis=0))
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]
 [ 0  0  0  0]]
"""
# 在尾部增加一列，維度同樣要匹配
print(np.append(arr, [[0], [0], [0]], axis=1))
"""
[[ 0  1  2  3  0]
 [ 4  5  6  7  0]
 [ 8  9 10 11  0]]
"""

如果不指定 axis，那么仍然會(huì)將傳遞的數(shù)組扁平化，然后進(jìn)行追加：

arr = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(arr)
print(np.append(arr, 0))  # [1 2 3 4 5 6 0]
print(np.append(arr, [0, 0]))  # [1 2 3 4 5 6 0 0]
print(np.append(arr, [[0, 0]]))  # [1 2 3 4 5 6 0 0]

append 默認(rèn)是在尾部進(jìn)行追加，并且還要求維度要匹配，不是很方便。所以這里更推薦 insert 函數(shù)：

import numpy as np

arr = np.arange(0, 12).reshape(3, 4)
print(arr)
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
"""
# 索引為 1 的位置插入一行，值全為 0
print(np.insert(arr, 1, 0, axis=0))
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 0  0  0  0]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
"""
# 或者我們也可以手動(dòng)指定
print(np.insert(arr, 1, [0, 0, 0, 0], axis=0))
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 0  0  0  0]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
"""
# 二維數(shù)組也是可以的
print(np.insert(arr, 1, [[0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0]], axis=0))
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 0  0  0  0]
 [ 0  0  0  0]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
"""
# 插入一列，注意元素個(gè)數(shù)要匹配，每一列是 3 個(gè)元素
print(np.insert(arr, 1, [[0, 0, 0], [0, 0, 0]], axis=1))
"""
[[ 0  0  0  1  2  3]
 [ 4  0  0  5  6  7]
 [ 8  0  0  9 10 11]]
"""

我們看到 insert 比 append 要方便很多，并且功能也更加強(qiáng)大一些，并且 append 完全可以使用 insert 實(shí)現(xiàn)，舉個(gè)栗子：

import numpy as np

arr = np.arange(0, 12).reshape(3, 4)
print(arr)
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]]
"""
# 在尾部增加一行
print(np.insert(arr, arr.shape[0], 0, axis=0))
"""
[[ 0  1  2  3]
 [ 4  5  6  7]
 [ 8  9 10 11]
 [ 0  0  0  0]]
"""
# 在尾部增加一列
print(np.insert(arr, arr.shape[1], 0, axis=1))
"""
[[ 0  1  2  3  0]
 [ 4  5  6  7  0]
 [ 8  9 10 11  0]]
"""

最后，如果 insert 不指定維度，那么也是會(huì)先將數(shù)組扁平化，然后在進(jìn)行 insert，舉個(gè)栗子：

arr = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(np.insert(arr, 1, [0, 0]))  # [1 0 0 2 3 4 5 6]

總的來(lái)說(shuō)還是比較簡(jiǎn)單的。

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/traditional/p/12629050.html

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