Python NumPy教學之遍歷陣列詳解

2022-08-29 14:00:12

NumPy 包包含一個迭代器物件numpy.nditer。它是一個高效的多維迭代器物件，使用它可以迭代陣列。使用 Python 的標準迭代器介面存取陣列的每個元素。

# 用於遍歷陣列的 Python 程式
 
import numpy as geek
 
# 使用排列方法建立陣列
a = geek.arange(12)
 
# 具有 3 行和 4 列的形狀陣列
a = a.reshape(3,4)
 
print('Original array is:')
print(a)
print()
 
print('Modified array is:')
 
# 迭代陣列
for x in geek.nditer(a):
    print(x)

輸出：

Original array is:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]

Modified array is:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

選擇迭代的順序以匹配陣列的記憶體佈局，而不考慮特定的順序。這可以通過迭代上述陣列的轉置來看出。

# 用於迭代轉置的 Python 程式
# array
 
import numpy as geek 
 
# 使用排列方法建立陣列
a = geek.arange(12)
 
# 具有 3 行和 4 列的形狀陣列
a = a.reshape(3,4) 
    
print('Original array is:')
print(a)
print()  
    
# 原始陣列的轉置
b = a.T 
    
print('Modified array is:')
for x in geek.nditer(b): 
    print(x)

輸出：

Original array is:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]

Modified array is:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

控制迭代順序

有時以特定順序存取陣列元素很重要，而與記憶體中元素的佈局無關。nditer 物件提供了一個 order 引數來控制迭代的這一方面。具有上述行為的預設設定是 order='K' 以保持現有順序。這可以用 order='C' 覆蓋 C 訂單和 order='F' 用於 Fortran 訂單。

程式碼#1：

# 用於使用特定順序迭代陣列的 Python 程式
 
import numpy as geek 
 
# 使用排列方法建立陣列
a = geek.arange(12) 
 
# 具有 3 行和 4 列的形狀陣列 
a = a.reshape(3,4) 
 
print('Original array is:') 
print(a)
print()  
 
print('Modified array in C-style order:')
 
# 具有 3 行和 4 行的形狀陣列，以給定的順序排列陣列
for x in geek.nditer(a, order = 'C'): 
    print(x)

輸出：

Original array is:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]

Modified array in C-style order:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

程式碼#2：

# 用於使用特定順序迭代陣列的 Python 程式
 
import numpy as geek 
 
# 使用排列方法建立陣列
a = geek.arange(0,60,5) 
 
# 具有 3 行和 4 列的形狀陣列
a = a.reshape(3,4) 
 
print('Original array is:') 
print(a)
print()  
 
print('Modified array in F-style order:')
 
# 以給定順序迭代陣列
for x in geek.nditer(a, order = 'F'): 
    print(x)

輸出：

Original array is:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]

Modified array in F-style order:
0 4 8 1 5 9 2 6 10 3 7 11

修改陣列值

nditer 物件有另一個可選引數，稱為op_flags。其預設值為唯讀，但可以設定為讀寫或只寫模式。這將啟用使用此迭代器修改陣列元素。

# 用於修改陣列值的 Python 程式
 
import numpy as geek
 
# 使用排列方法建立陣列
a = geek.arange(12)
 
# 具有 3 行和 4 列的形狀陣列
a = a.reshape(3,4)
print('Original array is:')
print(a)
print()
 
# 修改陣列值
for x in geek.nditer(a, op_flags = ['readwrite']):
    x[...] = 5*x
print('Modified array is:')
print(a)

輸出：

Original array is:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]

Modified array is:
[[ 0 5 10 15]
[20 25 30 35]
[40 45 50 55]]

外環：

類nditer建構函式有一個flags引數，可以取以下值

範圍	描述
external_loop	導致給定的值是具有多個值的一維陣列，而不是零維陣列
c_index	C_order索引可以被跟蹤
f_index	跟蹤 Fortran_order 索引
multi-index	可以跟蹤每次迭代一個索引的型別

程式碼#1：

# 使用外部迴圈迭代陣列值的 Python 程式
 
import numpy as geek 
 
# 使用排列方法建立陣列
a = geek.arange(12) 
 
# 具有 3 行和 4 列的形狀陣列
a = a.reshape(3,4) 
 
print('Original array is:') 
print(a) 
print()  
 
print('Modified array is:') 
for x in geek.nditer(a, flags = ['external_loop'], order = 'C'):
    print(x)

輸出：

Original array is:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]

Modified array is:
[ 0 1 2 3] [ 4 5 6 7] [8 9 10 11]

程式碼#2：

# 使用 f_index 迭代陣列值的 Python 程式
 
import numpy as geek 
 
# 使用排列方法建立陣列
a = geek.arange(6)
 
# 具有 2 行和 3 列的形狀陣列
a = a.reshape(2,3)
 
print('Original array is:')
print(a)
print()
 
# 使用 f_index 引數迭代陣列
it = geek.nditer(a, flags=['f_index'])
while not it.finished:
      print("%d <%d>" % (it[0], it.index), end=" ")
      it.iternext()

輸出：

Original array is:
[[ 0 1 2]
[ 3 4 5]]

0 <0> 1 <2> 2 <4> 3 <1> 4 <3> 5 <5>

廣播迭代

如果兩個陣列是可廣播的，則組合的nditer物件能夠同時對它們進行迭代。假設一個陣列a的維度為3X4，並且還有另一個維度為1X4的陣列b，則使用以下型別的迭代器（陣列b廣播到a的大小）。

# 用於迭代陣列的 Python 程式
 
import numpy as geek
 
# 使用排列方法建立陣列
a = geek.arange(12)
 
# 具有 3 行和 4 列的形狀陣列
a = a.reshape(3,4) 
 
print('First array is:') 
print(a)
print()  
 
# 使用陣列方法建立第二個陣列
print('Second array is:') 
b = geek.array([5, 6, 7, 8], dtype = int) 
print(b)  
print() 
 
print('Modified array is:')
for x,y in geek.nditer([a,b]): 
    print("%d:%d" % (x,y))

輸出：

First array is:
[[ 0 1 2 3]
[ 4 5 6 7]
[ 8 9 10 11]]

Second array is:
[5 6 7 8]

Modified array is:
0:5 1:6 2:7 3:8 4:5 5:6 6:7 7:8 8:5 9:6 10:7 11:8

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