从多个方面详细阐述np.tofile

一、用途及基本使用

np.tofile是numpy库中的一个函数，用于将数据以二进制格式保存到磁盘中。具体而言，np.tofile将一个数组写入一个二进制或文本文件中，数组的所有元素都被写入文件，其中文本文件每行显示一个数据元素，二进制文件按照机器的字节序保存。

import numpy as np

# 创建一个numpy数组
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])

# 将数组保存成二进制格式
arr.tofile('binary_file')

上述代码中，我们创建了一个长度为5的numpy数组，并将其写入了名为’binary_file’的文件中。默认情况下，该文件以二进制格式保存。

二、文件格式参数

除了写入文件名外，np.tofile还支持指定文件格式参数。这里支持的文件格式参数有”，’=’，’!’，分别代表’little endian’，’big endian’，’native ordering’和’swap’，其中’native ordering’代表本机字节序。例如，如果我们想将数据以’big endian’格式保存，可以使用以下代码：

import numpy as np

# 创建一个numpy数组
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])

# 将数组保存为big endian格式
arr.tofile('binary_file', format='>f')

上述代码中，我们用format参数指定了’big endian’格式，并将文件名设置为’binary_file’。

三、数据类型参数

除了文件格式参数，np.tofile还支持指定数据类型参数。数组中的元素可以是任何类型，包括NumPy的标准数据类型和用户自定义数据类型。有关完整的 NumPy 数据类型列表及其说明，请参见NumPy文档。

import numpy as np

# 创建一个自定义数据类型的numpy数组
dt = np.dtype([('name', np.unicode_, 16), ('grades', np.float64, (2,))])
arr = np.array([('Sarah', [8.5, 9.1]), ('John', [7.2, 6.8])], dtype=dt)

# 将数组保存为二进制格式
arr.tofile('binary_file')

上述代码中，我们创建了一个自定义数据类型的numpy数组，并将其保存到名为’binary_file’的文件中。

四、数组形状

使用np.tofile时，数组形状可以影响写入的数据。请注意，将多维数组写入文件时，数组的形状必须匹配文件中的形状。

import numpy as np

# 创建一个二维numpy数组
arr = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])

# 将数组保存为二进制格式
arr.tofile('binary_file')

# 读取二进制文件并打印结果
with open('binary_file', 'rb') as f:
    print(np.fromfile(f, dtype=np.int32))

五、安全性

尽管np.tofile功能强大，但它也有一定的安全风险。请注意，写入文件时会忽略文件格式参数的大小和类型。这可能导致潜在的安全问题。因此，不建议将机密或敏感数据写入文件。

import numpy as np

# 创建一个numpy数组
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])

# 将数组保存为二进制格式
arr.tofile('/dev/null', format='>i64')

上述代码中，我们将数组写入名为’/dev/null’的文件中，这会将数据直接丢弃。