.astype详解

一、什么是.astype

.astype是一个numpy的函数，可以将一个数组转换为指定的数据类型，可以将原本的数组在指定的数据类型下复制一份，或者直接将原本的数组进行类型转换。

通常情况下，我们的Array中会存在不同实现数据类型的数据。例如，我们在处理数值型数据时，会存在浮点型和整型等不同类型的数字。astype()就是用来解决这种情况下类不匹配的问题，同时也可以用来进行结构体类型的数据转换。

astype()的语法为 np.array.astype(dtype, order=’K’, casting=’unsafe’, subok=True, copy=True)。

其中，dtype为目标数据类型，order是排列方式，casting是转换策略，subok为目标数组类别变化策略，copy是是否需要对目标数组进行复制。

二、astype的应用场景

1、修改数组类型

import numpy as np
a = np.array([1,2,3,4])
b = a.astype(np.float)
print(b)

这里首先定义了一个数组a，将它转换成为浮点类型并赋值给b。最后输出b，可以看到里面的元素类型已经转换为了float。在实际应用当中，这种策略主要用在数据类型不匹配的情况下。

2、结构体类型数据类型转换

import numpy as np
dt = np.dtype([('name', 'S20'), ('age', 'i1'), ('marks', 'f4')])
a = np.array([('John', 21, 50), ('Smith', 25, 68)], dtype=dt)
b = a.astype([('name', 'S20'), ('age', 'i1')])
print(b)
print(b.dtype)

这里定义了一个包含字符串、整数和浮点数三个类型的结构体。输入数组a中，每个元素有三个值，第一个元素是字符串，第二个元素是整数，第三个元素是浮点数。使用astype来将输入数组a中的值的第三个值的类型转化为整型。

3、复制数组

import numpy as np
a = np.array([1,2,3,4])
b = a.astype(np.float, copy=True)
a[0] = 2
print(a)
print(b)

这里首先定义了数组a，将其转换成为浮点类型并赋值给b，再将a中第一个元素修改为2，最后输出数组a和b。由于浅拷贝只是在内存中创建了一个新的变量名，所以当改变其中一个变量的值时，另外一个变量的值也会改变。

三、astype的案例分析

1、利用.astype对数据进行处理

通过astype将不同类型的数据转换成为同一类型，可以在数据处理中避免出现向量长度不匹配，从而使得数据在计算时更加稳定。

比如下面的例子，首先将numpy随机生成的浮点型数据转化成为整型数据，之后计算数据的和并输出。该方法能够有效避免浮点型运算误差。

import numpy as np
x = np.random.rand(2,3)*100
y = x.astype(np.int)
sum = np.sum(y)
print(y)
print(sum)

2、结构体类型数据的转化

适用于结构化数组不兼容的情况，例如数据库中某些字段是int或者float类型，但是由于实际应用中的原因，我们需要将它转化为字符串类型。可以通过将整型和浮点型数据转换为字符串并将变量名称合并的方式来实现。

import numpy as np
dt = np.dtype([('name', 'S20'), ('age', 'i1'), ('marks', 'f4')])
a = np.array([('John', 21, 50), ('Smith', 25, 68)], dtype=dt)
a = a.astype([('name', 'S50'), ('age', 'S50'), ('marks', 'S50')])
print(a)
print(a.dtype)

3、修改数组类型

在机器学习和深度学习模型的训练过程中，往往需要将输入的数据转换为浮点型数据，从而提高模型的训练精度和稳定性。这时便可以利用.astype函数将数据类型进行转换。

import numpy as np
a = np.array([1, 2, 3, 4])
b = a.astype(np.float32)
print(b)

四、astype注意事项

1、需要注意的是浅拷贝的问题，astype中copy的默认值为True，因此当使用numpy中的astype函数进行类型转换时，必须通过赋值或者deepcopy等方法进行数组的深度拷贝，防止数组元素间相互影响。

2、速度问题：astype函数会遍历原始数组中的每一个元素，然后将其从一种数据类型转换为另一种类型，对于较长的数组或者较大的数据类型，处理速度会显著降低。如果出现处理速度过慢的问题，可以考虑使用更快的方法。

总结：

astype能够帮助我们在数据类型不匹配的情况下解决向量长度不匹配的问题，同时也是实现结构体类型数据转换、修改数组类型、复制数组等。但是，在使用astype时需要注意浅拷贝、速度问题等相关事项，并结合实际场景进行使用。

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