Python 数据分析:numpy.transpose() ,转换维度。听故事学知识点怎么这么容易?

发布于:2025-06-30 ⋅ 阅读:(12) ⋅ 点赞:(0)

1 一维数组

  直接上代码。

def npy1():
    """
    一维数组
    """
    arr1 = np.arange(4)
    print(arr1)
    """
    [0 1 2 3]
    """
    arr2 = np.transpose(arr1)
    print(arr2)
    """
    [0 1 2 3]
    """
    """
    结论:np.transpose() 对一维数组无效。
    原因:一维数组不包含行列信息,本质为线性序列,即:元素按索引顺序连续存储。
    """
# ~ npy1()

2 二维数组

  直接上代码。

def npy2():
    """
    二维数组
    """
    arr1 = np.arange(6).reshape(2, 3)
    print(arr1)
    """
    [[0 1 2]
     [3 4 5]]
    """
    """
    形状:两行三列。
    """
    print(arr1.shape)
    """
    (2, 3)
    """
    arr2 = np.transpose(arr1)
    print(arr2)
    print(arr2.shape)
    """
    [[0 3]
     [1 4]
     [2 5]]
    (3, 2)
    """
    """
    转换后:行变列,列变行。
    转换前形状:两行三列。
    转换后形状:三行两列。
    表现:原第一行变第一列,原第一列变第一行,……。
    (2, 3)含义:前边数字(第一维)为行,后边数字(第二维)为列。
    """
    """
    类比:在纸上画正方形,准备放某门课成绩。
    如科目数为 3 、学生数为 1 ,需 3 个正方形。如“语文/数学/英语/张三”。
    模型化:(学生, 科目)。
    则:(2, 3)可表示 2 学生、3 科目。
    暂不关心成绩具体数据,只关心画多少正方形,以及正方形间位置关系。

            语文   数学   英语
    张三     口     口     口
    李四     口     口     口

    axis:在形状(2, 3)中,“2”在第 0 维位置(axis=0),“3”在第 1 维的位置(axis=1)。
    无需纠结:为什么“2”在 0 维?就这么规定。等你成为权威,你说在“甲”维,全国搞计算机的都认可,也可以啊。
    把“科目”放前边?也可以,模型变为:(科目, 学生)。相应数据也要跟着变。
    """
# ~ npy2()

3 三维数组

  直接上代码。

def npy3():
    """
    三维数组
    """
    arr1 = np.arange(12).reshape(2, 3, 2)
    print(arr1)
    """
    [[[ 0  1]
      [ 2  3]
      [ 4  5]]

     [[ 6  7]
      [ 8  9]
      [10 11]]]
    """
    """
    三维判定1:形状(2, 3, 2)元组有三个数,各代表一维,肯定是三维数组。
    三维判定2:长这样,“[[[ 0  1]”,最左边 3 个“[”,肯定是三维数组。
    基础结构:看形状元组的最后两个数字,(3, 2)表示作为该数组的基础结构的二维数组其形状为三行两列。
    有几个(块)二维数组?两个。看谁?(→ 2 ←, 3, 2)。
    二维组成平面:把形状为(3, 2)的二维数组(“煎饼制作材料”)组成平面,类似一张煎饼。
    有几张这样的煎饼?两张。怎么看出来的?(→ 2 ←, 3, 2)。
    两张煎饼,不管是一层压一层平着放,还是一层贴一层竖着放,都不可能在二维平面内实现,只能升维,于是到了三维。
    摞的方式涉及“行优先存储”和“列优先存储”,Python 默认“行优先存储”。
    或者这样理解,两张煎饼当作一个整体处理,必然包在一层包裹里,这个“煎饼最小包装单元”,就是个三维数组。
    有人抬扛说没用包裹,两根手指捏着让两张煎饼成为一个整体的,那你这两根手指的压力也算一层包裹,不然怎么可能成为一个整体的?
    如果形状是(3, 4, 5, 6)?
    维度:四维。
    二维结构形状:五行六列。
    几张煎饼作为“煎饼最小包装单元”?四张。(3, → 4 ←, 5, 6)。
    外面再套个袋子,就变成(1, 4, 5, 6)。过度包装了哈,有点浪费哈,最外面袋子一口气装三个“煎饼最小包装单元”,就变成:(3, 4, 5, 6)。

    """
    """
    讲故事:(4, 3, 2)。
    让它容纳一堆成绩。
    成绩来自:四人(张三/李四/王五/赵六,4),三科目(语文/数学/英语,3),两考试时间(期中/期末)。
    形状“3”的意义:用“包谁包多少”解释,包“科目”(数据特征),包“3”门(数据数量)。
    单张“煎饼制作材料”:科目/考试时间。
    “煎饼最小包装单元”:四张煎饼一个小包装。四张分别隶属于“张三/李四/王五/赵六”。
    高的概念:“科目/考试时间”占据了“行/列”,那“四人”看作三维数组的高?可以。但没必要。
    只需认准维度:(4, 3, 2)中,第一维(axis=0)代表 4 个特征、第二维(axis=1)代表 3 个特征、第三维(axis=2)代表 2 个特征。
    行列高?哪个是“行”怎么叫“列”谁又是“高”,你管它呢,爱怎么叫怎么叫。
    为何没必要区分?维度与特征对应关系可人为设定。
    可让第一维表征“张三/李四/王五/赵六”,也可让第一维表征“语文/数学/英语”。
    形状变化:如用第一维表示科目、第二维表示考试时间、第三维表示人名,形状可写作(3, 2, 4)。
    点题:从(4, 3, 2)到(3, 2, 4),其实就是执行了:np.transpose()。
    梳理:怎么变的?只是交换了维度顺序。
         之前            之后
    ① 第 0 维(4)变成 第 2 维(4);
    ② 第 1 维(3)变成 第 0 维(3);
    ③ 第 2 维(2)变成 第 1 维(2)。
    维度顺序变了,但每个维度想讲的故事没变:3 表征的还是“科目”,2 还是“考试时间”,4 还是“四人”。
    反过来问:一个三维数组,形状为(4, 3, 2),做上述①②③操作后,其形状如何用元组表示?
    """
    arr1 = np.arange(24).reshape(4, 3, 2)
    print(arr1)
    """
    [[[ 0  1]
      [ 2  3]
      [ 4  5]]

     [[ 6  7]
      [ 8  9]
      [10 11]]

     [[12 13]
      [14 15]
      [16 17]]

     [[18 19]
      [20 21]
      [22 23]]]
    """
    """
    这样写更容易理解:
    [

      [
        [ 0  1]
        [ 2  3]
        [ 4  5]  ← 第 1 张煎饼制作材料,科目/考试时间,本行加以上两行
      ]  ← 第 1 张煎饼

      [
        [ 6  7]
        [ 8  9]
        [10 11]  ← 第 2 张煎饼制作材料,科目/考试时间,本行加以上两行
      ]  ← 第 2 张煎饼

      [
        [12 13]
        [14 15]
        [16 17]  ← 第 3 张煎饼制作材料,科目/考试时间,本行加以上两行
      ]  ← 第 3 张煎饼

      [
        [18 19]
        [20 21]
        [22 23]  ← 第 4 张煎饼制作材料,科目/考试时间,本行加以上两行
      ]  ← 第 4 张煎饼

    ]  ← 煎饼最小包装单元:装了 4 张煎饼(三维)
    """
    """
    语法:
    np.transpose(待变数组, (现在的 0 维想放原来的 几 维, 现在的 1 维想放原来的 几 维, 现在的 2 维 放原来的 几 维, ...))
    """
    arr2 = np.transpose(arr1, (1, 2, 0))
    print(arr2.shape)
    """
    (3, 2, 4)
    """
    """
    看长什么样。

    """
    print(arr2)
    """
    [[[ 0  6 12 18]
      [ 1  7 13 19]]

     [[ 2  8 14 20]
      [ 3  9 15 21]]

     [[ 4 10 16 22]
      [ 5 11 17 23]]]
    """
    """
    改一下写法,更好看。

    [

      [
        [ 0  6 12 18]
        [ 1  7 13 19]  ← 第 1 张煎饼制作材料,考试时间/四人,本行加以上两行
      ]  ← 第 1 张煎饼

      [
        [ 2  8 14 20]
        [ 3  9 15 21]  ← 第 2 张煎饼制作材料,考试时间/四人,本行加以上两行
      ]  ← 第 2 张煎饼

      [
        [ 4 10 16 22]
        [ 5 11 17 23]  ← 第 3 张煎饼制作材料,考试时间/四人,本行加以上两行
      ]  ← 第 3 张煎饼
    ]  ← 煎饼最小包装单元:装了 3 张煎饼(三维)
    """
    """
    用故事理解。
    (3, 2, 4)最右边(2, 4),两行四列:“期中/期末”、“张三/李四/王五/赵六”。

             张三    李四    王五    赵六
    期中      口      口      口      口
    期末      口      口      口      口

    “四人”及“期中期末”如何排序暂不讨论,大致长这样。
    “煎饼”几张?三张:分别关于“语文/数学/英语”。如何叠放暂不讨论。
    至于哪个是“行”怎么叫“列”谁又是“高”,你管它呢,爱怎么叫怎么叫。
    重点:人没变、科目没变、考试时间点没变。
    """
# ~ npy3()

4 欢迎纠错

  欢迎纠错,随时更新。
  联系方式:评论、私信,或 企鹅 :1790042182 。

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Gamma公式展示 Γ ( n ) = ( n − 1 ) ! ∀ n ∈ N \Gamma(n) = (n-1)!\quad\forall n\in\mathbb N Γ(n)=(n1)!nN 是通过欧拉积分

Γ ( z ) = ∫ 0 ∞ t z − 1 e − t d t   . \Gamma(z) = \int_0^\infty t^{z-1}e^{-t}dt\,. Γ(z)=0tz1etdt.

你可以找到更多关于的信息 LaTeX 数学表达式here.

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  • 关于 甘特图 语法,参考 这儿,

UML 图表

可以使用UML图表进行渲染。 Mermaid. 例如下面产生的一个序列图:

张三 李四 王五 你好!李四, 最近怎么样? 你最近怎么样,王五? 我很好,谢谢! 我很好,谢谢! 李四想了很长时间, 文字太长了 不适合放在一行. 打量着王五... 很好... 王五, 你怎么样? 张三 李四 王五

这将产生一个流程图。:

链接
长方形
圆角长方形
菱形
  • 关于 Mermaid 语法,参考 这儿,

FLowchart流程图

我们依旧会支持flowchart的流程图:

Created with Raphaël 2.3.0 开始 我的操作 确认? 结束 yes no
  • 关于 Flowchart流程图 语法,参考 这儿.

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  1. mermaid语法说明 ↩︎

  2. 注脚的解释 ↩︎


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