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 ('\n')
print ('迭代输出元素:') for x in np.nditer(a): print (x, end=", " ) print ('\n')

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('\n')

print(a.T)
print('\n')

for x in np.nditer(a.T):
    print(x, end=", ")
print('\n')

for x in np.nditer(a.T.copy(order='C')):
    print(x, end=", ")
print('\n')

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,

从上述例子可以看出,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,但是 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('\n')

print('原始数组的转置是:')
b = a.T
print(b)
print('\n')


print('以 C 风格顺序排序:')
c = b.copy(order='C')
print(c)

for x in np.nditer(c):
    print(x, end=", ")
print('\n')


print('以 F 风格顺序排序:')
c = b.copy(order='F')
print(c)

for x in np.nditer(c):
    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('\n')

print('以 C 风格顺序排序:')
for x in np.nditer(a, order='C'):
    print(x, end=", ")
    
print('\n')

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 对象有另一个可选参数 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 或者 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('\n')

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,迭代器遍历对应于每列,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 ('\n')

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('\n')


b = np.array([1, 2, 3, 4], dtype=int)
print('第二个数组为:')
print(b)
print('\n')

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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