numpy:为什么(x,1)和(x,)维度之间存在差异

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我想知道为什么在numpy中有维度(长度,1)的一维数组以及维度(长度)的一维数组w / o第二个值。

我经常遇到这种情况,例如:当使用np.concatenate()然后需要一个reshape步骤(或者我可以直接使用hstack / vstack)。

我想不出为什么这种行为是可取的。谁能解释一下?

编辑: 其中一条评论建议我的问题可能是重复的。我对Numpy的底层工作逻辑更感兴趣,而不是1d和2d数组之间存在区别,我认为这是所提到的线程的重点。

python numpy
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ndarray的数据存储为1d缓冲区 - 只是一块内存。数组的多维性质由shapestrides属性以及使用它们的代码生成。

numpy开发人员选择允许任意数量的维度,因此形状和步幅表示为任意长度的元组,包括0和1。

相比之下,MATLAB是围绕为矩阵运算开发的FORTRAN程序构建的。在早期,MATLAB中的所有东西都是2d矩阵。在2000年左右(v3.5),它被推广到允许超过2d,但从不少。 numpy np.matrix仍然遵循旧的2d MATLAB约束。

如果您来自MATLAB世界,您将习惯这两个维度,以及行向量和列向量之间的区别。但是在不受MATLAB影响的数学和物理学中,矢量是一维数组。 Python列表本质上是1d,c数组也是如此。要获得2d,您必须拥有列表或数组指针数组,以及x[1][2]索引方式。

看看这个数组及其变体的形状和步幅:

In [48]: x=np.arange(10)

In [49]: x.shape
Out[49]: (10,)

In [50]: x.strides
Out[50]: (4,)

In [51]: x1=x.reshape(10,1)

In [52]: x1.shape
Out[52]: (10, 1)

In [53]: x1.strides
Out[53]: (4, 4)

In [54]: x2=np.concatenate((x1,x1),axis=1)

In [55]: x2.shape
Out[55]: (10, 2)

In [56]: x2.strides
Out[56]: (8, 4)

MATLAB最后增加了新的尺寸。它将其值排序为order='F'数组,并且可以很容易地将(n,1)矩阵更改为(n,1,1,1)。 numpy是默认的order='C',并且很容易在开始时扩展数组维度。在利用广播时,了解这一点至关重要。

因此x1 + x是(10,1)+(10,)=>(10,1)+(1,10)=>(10,10)

因为播放(n,)阵列更像是(1,n)而不是(n,1)。 1d数组更像是行矩阵而不是第1列。

In [64]: np.matrix(x)
Out[64]: matrix([[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]])

In [65]: _.shape
Out[65]: (1, 10)

concatenate的关键是它需要匹配的尺寸。它不使用广播来调整尺寸。有一堆stack函数可以缓解这种约束,但它们通过在使用concatenate之前调整尺寸来实现。看看他们的代码(可读的Python)。

所以一个熟练的numpy用户需要对这个广义的shape元组感到满意,包括空的()(0d数组),(n,) 1d和up。对于更高级的东西,了解步幅也有帮助(例如在转置的步幅和形状上查看)。


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其中大部分是语法问题。这个元组(x)根本不是一个元组(只是一个冗余)。然而,(x,)是。

(x,)和(x,1)之间的差异更进一步。您可以查看以前问题的示例,例如this。引用它的例子,这是一个numpy数组:

>>> np.array([1, 2, 3]).shape
(3,)

但这个是2D:

>>> np.array([[1, 2, 3]]).shape
(1, 3)

Reshape does not make a copy unless it needs to所以它应该是安全的使用。

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