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NumPy 2.x 完全指南【十六】分割数组

文章目录

  • 1. 数组分割
    • 1.1 split
    • 1.2 array_split
    • 1.3 vsplit
    • 1.4 hsplit
    • 1.5 dsplit
    • 1.6 unstack

1. 数组分割

数组分割是指将一个数组拆分为多个子数组的操作,常用于数据处理、并行计算、分块处理等场景。NumPy 提供了多种分割函数,允许用户沿不同方向(轴)按需分割数组:

函数/方法描述分割方向返回类型
split(ary, indices_or_sections[, axis])将数组均等分割为多个子数组(视图,直接引用原数组数据)。用户指定轴(默认轴0)视图
array_split(ary, indices_or_sections[, axis])将数组分割为多个子数组(允许不均等分割)。用户指定轴(默认轴0)副本
dsplit(ary, indices_or_sections)沿第三轴(深度方向)​分割数组。固定轴2(第三轴)视图
hsplit(ary, indices_or_sections)水平分割数组(按列方向)。固定轴1(列方向)视图
vsplit(ary, indices_or_sections)垂直分割数组(按行方向)。固定轴0(行方向)视图
unstack(x, axis)沿指定轴将数组拆分为一系列子数组​(每段长度为1)。用户指定轴副本

1.1 split

numpy.split():将数组沿指定轴分割为多个子数组。

函数定义:

def split(ary, indices_or_sections, axis=0)

参数说明:

  • ary:待分割的输入数组。
  • indices_or_sections:分割方式(均分或按索引)。
  • axis:分割轴,默认 0。

示例 1 ,indices_or_sections 为整数时,表示均等分割,即均匀分成多少个:

x = np.arange(9.0)  # [0.0, 1.0, ..., 8.0]
sub_arrays = np.split(x, 3)
print(len(sub_arrays))  # 3
print(sub_arrays[0])  # [0. 1. 2.]
print(sub_arrays)
# [array([0., 1., 2.]), array([3., 4., 5.]), array([6., 7., 8.])]

示例 2 ,若无法均分会报错:

# ValueError: array split does not result in an equal division
# sub_arrays = np.split(x, 2)

示例 3 ,indices_or_sections 为数组时,表示按索引分割:

x = np.arange(8.0)  # [0.0, 1.0, ..., 7.0]
sub_arrays = np.split(x, [3, 5, 6, 10])
print(sub_arrays)
# 输出:
# [
#   array([0., 1., 2.]),   # 0~3(不含3)
#   array([3., 4.]),       # 3~5(不含5)
#   array([5.]),           # 5~6(不含6)
#   array([6., 7.]),       # 6~10(超出部分截断到数组末尾)
#   array([], dtype=float64)  # 10之后无数据,返回空数组
# ]

示例 4 ,分割二维数组时,默认沿行方向(axis=0)分割:

arr = np.array([[1, 2, 3],[4, 5, 6],[7, 8, 9],[10, 11, 12]])# 沿行方向均分 2 段
sub_arrays = np.split(arr, 2)
print(sub_arrays)
# [
#   array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]]),  # 前两行
#   array([[7, 8, 9], [10, 11, 12]]) # 后两行
# ]

示例 5 ,沿列方向分割二维数组:

# 沿列方向均分 3 段
sub_arrays = np.split(arr, 3, axis=1)
print(sub_arrays)
# [array([[ 1],
#        [ 4],
#        [ 7],
#        [10]]),
#
#        array([[ 2],
#        [ 5],
#        [ 8],
#        [11]]),
#
#        array([[ 3],
#        [ 6],
#        [ 9],
#        [12]])]

示例 6 ,沿深度方向分割三维数组:

arr = np.arange(24).reshape(4, 3, 2)
print(arr)
# [[[ 0  1]
#   [ 2  3]
#   [ 4  5]]
#
#  [[ 6  7]
#   [ 8  9]
#   [10 11]]
#
#  [[12 13]
#   [14 15]
#   [16 17]]
#
#  [[18 19]
#   [20 21]
#   [22 23]]]
# 0 轴均分两段:
sub_arrays = np.split(arr, 2, axis=0)
print(sub_arrays)
# [array([[[ 0,  1],
#         [ 2,  3],
#         [ 4,  5]],
#
#        [[ 6,  7],
#         [ 8,  9],
#         [10, 11]]]),
#
#         array([[[12, 13],
#         [14, 15],
#         [16, 17]],
#
#        [[18, 19],
#         [20, 21],
#         [22, 23]]])]

示例 7 ,按索引分割三维数组:

# 在深度方向按索引 [1, 3] 分割
sub_arrays = np.split(arr, [1, 3], axis=0)
print(sub_arrays)
# [array([[[0, 1],
#         [2, 3],
#         [4, 5]]]), array([[[ 6,  7],
#         [ 8,  9],
#         [10, 11]],
# 
#        [[12, 13],
#         [14, 15],
#         [16, 17]]]), array([[[18, 19],
#         [20, 21],
#         [22, 23]]])]

1.2 array_split

numpy.array_split():将数组沿指定轴分割为多个子数组,允许不均等分割。

函数定义:

def array_split(ary, indices_or_sections, axis=0)

参数说明:

  • ary:待分割的输入数组。
  • indices_or_sections:分割方式(均分或按索引)。若为整数 n,将数组分割为 n 个子数组;若为索引数组,按指定位置分割。
  • axis:分割轴,默认 0。

即使无法均分,仍返回尽可能均匀的子数组列表。若数组沿分割轴的长度为 l,分割为 n 个子数组时:

  • l % n 个子数组的长度为 l // n + 1
  • 剩余子数组的长度为 l // n

示例 1 ,split 函数无法均分会报错时,可以使用 array_split 进行不均匀分割:

x = np.arange(9.0)  # [0.0, 1.0, ..., 8.0]
ub_arrays = np.array_split(x, 2)
print(ub_arrays)
# [array([0., 1., 2., 3., 4.]), array([5., 6., 7., 8.])]

分割逻辑:

  • 总长度 l = 9,分割数 n = 2
  • l // n = 4 ,余数 l % n = 1
  • 第一个子数组长度:4 + 1 = 5
  • 最后一个子数组长度:4

示例 2 ,沿行方向分割二维数组:

arr = np.array([[1, 2, 3],[4, 5, 6],[7, 8, 9],[10, 11, 12]])# 分割为 3 个子数组(行数 4 无法均分)
sub_arrays = np.array_split(arr, 3, axis=0)
print(sub_arrays)
# [array([[1, 2, 3],
#        [4, 5, 6]]),
#
#        array([[7, 8, 9]]),
#
#        array([[10, 11, 12]])]

示例 3 ,沿列方向分割二维数组:

# 分割为 2 个子数组(列数 3 无法均分)
sub_arrays = np.array_split(arr, 2, axis=1)
print(sub_arrays)
# [array([[ 1,  2],
#        [ 4,  5],
#        [ 7,  8],
#        [10, 11]]),
#
#        array([[ 3],
#        [ 6],
#        [ 9],
#        [12]])]

1.3 vsplit

numpy.vsplit(): 垂直(按行)分割数组。即沿第一个轴分割数组,等效于 np.split(..., axis=0)

函数定义:

def vsplit(ary, indices_or_sections)

参数说明:

  • ary:待分割的输入数组。
  • indices_or_sections:分割方式(均分或按索引)。若为整数 n,将数组分割为 n 个子数组;若为索引数组,按指定位置分割。

示例 1 ,均等分割二维数组:

x = np.arange(16.0).reshape(4, 4)
sub_arrays = np.vsplit(x, 2)
print(sub_arrays)
# [array([[0., 1., 2., 3.],
#        [4., 5., 6., 7.]]),
#
#        array([[ 8.,  9., 10., 11.],
#        [12., 13., 14., 15.]])]

示例 2 ,均等分割三维数组:

x = np.arange(8.0).reshape(2, 2, 2)
sub_arrays = np.vsplit(x, 2)
print(sub_arrays)
# [array([[[0., 1.],
#         [2., 3.]]]),
#
#         array([[[4., 5.],
#         [6., 7.]]])]

1.4 hsplit

numpy.hsplit():水平(按列)分割数组。即沿第二个轴分割数组,等效于 np.split(..., axis=1)

函数定义:

def hsplit(ary, indices_or_sections)

参数说明:

  • ary:待分割的输入数组。
  • indices_or_sections:分割方式(均分或按索引)。若为整数 n,将数组分割为 n 个子数组;若为索引数组,按指定位置分割。

示例 1 ,均等分割二维数组:

x = np.arange(16.0).reshape(4, 4)
print(x)
# [[ 0.  1.  2.  3.]
#  [ 4.  5.  6.  7.]
#  [ 8.  9. 10. 11.]
#  [12. 13. 14. 15.]]
sub_arrays = np.hsplit(x, 2)
print(sub_arrays)
# [array([[ 0.,  1.],
#        [ 4.,  5.],
#        [ 8.,  9.],
#        [12., 13.]]),
#
#        array([[ 2.,  3.],
#        [ 6.,  7.],
#        [10., 11.],
#        [14., 15.]])]

示例 2 ,均等分割三维数组:

x = np.arange(8.0).reshape(2, 2, 2)
print(x)
# [[[0. 1.]
#   [2. 3.]]
# 
#  [[4. 5.]
#   [6. 7.]]]
sub_arrays = np.hsplit(x, 2)
print(sub_arrays)
# [array([[[0., 1.]],
#        [[4., 5.]]]), 
#        
#        array([[[2., 3.]],
#        [[6., 7.]]])]

1.5 dsplit

numpy.dsplit():深度方向分割数组。即沿第三个轴分割数组,等效于 np.split(..., axis=2)

函数定义:

def dsplit(ary, indices_or_sections)

注意事项:

  • 要求输入数组的维度至少为 3

示例 1 ,均等分割三维数组:

x = np.arange(16.0).reshape(2, 2, 4)
result = np.dsplit(x, 2)# 输出子数组形状:
print([sub.shape for sub in result])  # [(2, 2, 2), (2, 2, 2)]

示例 2 ,输入数组维度不足时会报错:

arr_2d = np.array([[1, 2], [3, 4]])  # 二维数组(形状 2x2)
np.dsplit(arr_2d, 2) #  ValueError: dsplit only works on arrays of 3 or more dimensions

1.6 unstack

numpy.unstack():将数组沿指定轴拆分为一系列子数组的元组。

函数定义:

def unstack(x, /, *, axis=0):

参数说明:

  • x:ndarray 输入的多维数组。
  • axis:拆分的轴方向(默认 0,即第一个维度),支持负数(如 -1 表示末轴)。

注意事项:

  • 包含拆分后子数组的元组,每个子数组的维度比原数组少一维。
  • numpy.stack 的逆操作,满足 stack(unstack(x, axis), axis) == x

假设原数组形状为 (d0, d1, ..., dn),沿轴 k 拆分:

  • 将轴 k 移动到第一个位置,形状变为 (dk, d0, d1, ..., dn-1)(去除原轴 k)。
  • 按第一个维度(长度 dk)拆分为 dk 个子数组,每个子数组形状为 (d0, d1, ..., dn-1)

示例 1 ,沿不同轴分割三维数组:

# 三维数组 (2, 3, 4)
arr = np.arange(24).reshape((2, 3, 4))
# O 轴分割
unstacked = np.unstack(arr)
print(unstacked)  # 2 个 (3, 4) 的二维数组
# (array([[ 0,  1,  2,  3],
#        [ 4,  5,  6,  7],
#        [ 8,  9, 10, 11]]),
#
#        array([[12, 13, 14, 15],
#        [16, 17, 18, 19],
#        [20, 21, 22, 23]]))
unstacked = np.unstack(arr, axis=1)
print(unstacked)  # 2 个 (3, 4) 的二维数组
# (array([[ 0,  1,  2,  3],
#        [12, 13, 14, 15]]), 
#        
#        array([[ 4,  5,  6,  7],
#        [16, 17, 18, 19]]), 
#        
#        array([[ 8,  9, 10, 11],
#        [20, 21, 22, 23]]))

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项目执行中缺乏风险管理,如何预防潜在问题?

要预防潜在问题&#xff0c;必须在项目执行中融入建立全面的风险识别机制、制定应对策略、实施动态监控、强化团队风险意识、定期评估与复盘。其中&#xff0c;建立全面的风险识别机制至关重要。项目初期若未进行系统性的风险识别&#xff0c;就很难在项目过程中及时应对变化&a…...

树形展示三级分类数据

vue3 实现多级分类_产品设计 平台端添加多个二级三级分类的页面-CSDN博客...

大模型如何助力数学可视化?

大家好&#xff0c;我是 i 学习的老章 在数学学习和教学中&#xff0c;将抽象概念可视化对于理解至关重要。Manim 是一个强大的数学动画引擎&#xff0c;由著名数学科普视频作者 3Blue1Brown 开发并广为人知。 老章较早之前就介绍过 manim&#xff1a;B 站上爆红的数学视频&a…...

什么是endpoints?

在 Kubernetes 中&#xff0c;Endpoints 是一个资源对象&#xff0c;它表示服务&#xff08;Service&#xff09;到 Pod 的网络连接。 Endpoints 的主要作用是将服务的虚拟 IP 地址映射到实际的 Pod IP 地址&#xff0c;从而实现服务发现和负载均衡。 1.Endpoints 的作用 服务…...

基于 Redis 实现短信验证码登录功能的完整方案

&#x1f9f1; 一、技术栈与依赖配置 使用 Spring Boot Redis 实现短信验证码登录&#xff0c;以下是推荐的 Maven 依赖&#xff1a; <dependencies><!-- Spring Boot Web --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><ar…...

监控易一体化运维:拥有全部核心技术,助力国产化信创运维

在数字化转型浪潮与信创产业蓬勃发展的当下&#xff0c;企业对运维系统的要求愈发严苛。随着数字化领域的巨大变迁&#xff0c;一款强大且适配信创环境的运维系统对企业的重要性不言而喻。今天&#xff0c;让我们一同深度剖析监控易系统在信创领域展现出的卓越优势。 信创产业&…...

微 PE , USM 魔术师两款 PE 对比

微 PE 和 USM 魔术师两款 PE 各有特点&#xff1a; 纯净度 微 PE&#xff1a;没有植入强制性、商业性软件和链接&#xff0c;也没有病毒和木马&#xff0c;非常纯净。USM 魔术师&#xff1a;同样无广告、无流氓、无捆绑、无后门&#xff0c;从官方途径下载能保证纯净度。 功能…...

测试模版1

本篇技术博文摘要 &#x1f31f; 引言 &#x1f4d8; 在这个变幻莫测、快速发展的技术时代&#xff0c;与时俱进是每个IT工程师的必修课。我是盛透侧视攻城狮&#xff0c;一名什么都会一丢丢的网络安全工程师&#xff0c;也是众多技术社区的活跃成员以及多家大厂官方认可人员&a…...

elementUI 中el-date-picker和el-select的样式调整

1. el-date-picker <el-date-picker class"select1" size"small" v-model"timeRangeArr" type"daterange" align"right" unlink-panels range-separator"至" start-placeholder"开始日期" end-pla…...

基于亚马逊云科技构建音视频直播审核方案

1. 前言 随着互联网内容形态的多样化发展&#xff0c;用户生成内容&#xff08;UGC&#xff09;呈现爆发式增长。社交平台、直播、短视频、语聊房等应用场景中&#xff0c;海量的音视频内容需要进行实时审核&#xff0c;以维护平台安全与用户体验。 然而&#xff0c;企业在构…...

Vue3 组件之间传值

在 Vue3 中&#xff0c;组件之间的数据传递主要有以下几种方式&#xff0c;适用于不同的场景&#xff1a; 一、父组件向子组件传值&#xff1a;props 1. 子组件定义 props <!-- ChildComponent.vue --> <script setup> // 组合式 API&#xff08;推荐&#xff09…...

深入理解用于中断控制的 NVIC 寄存器

NVIC 中有多个用于中断控制的寄存器&#xff08;异常类型 16~255&#xff09;&#xff0c;这些寄存器位于系统控制空间&#xff08;SCS&#xff09;地址区域。下表是这些寄存器的概览&#xff1a; 除了软件触发寄存器&#xff08;STIR&#xff09;外&#xff0c;所有这些寄存器…...