Python cumsum函数详解

一、基本介绍

1、cumsum函数是Python numpy库中的一个函数，主要作用是对数组进行累加运算。

2、cumsum函数的原型是numpy.cumsum(a, axis=None, dtype=None, out=None)，其中a是需要进行累加运算的数组，axis是需要进行累加的维度，dtype是返回结果的数据类型，out表示输出的结果，可以用于指定输出的位置。

3、cumsum函数可以进行正向和反向累加运算。正向累加是从第一个元素开始，将数组中的所有元素全部进行累加运算，反向累加是从最后一个元素开始，将数组中的元素全部逆序进行累加运算。

二、对一维数组的运算

1、对于一维数组a，可以通过不同的axis参数进行正向和反向累加运算。

import numpy as np
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
result1 = np.cumsum(a, axis=0)
result2 = np.cumsum(a[::-1])[::-1]
print(result1)
print(result2)

2、以上代码分别演示了正向和反向累加的效果。其中，result1是正向累加，得到的结果为[1, 3, 6, 10, 15]，result2是反向累加，得到的结果为[15, 14, 12, 9, 5]。

3、对于一维数组a，cumsum函数也可以指定dtype参数，用于返回的结果类型。

import numpy as np
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
result = np.cumsum(a, dtype=float)
print(result)

4、以上代码指定了返回结果的数据类型为float，得到的结果为[1., 3., 6., 10., 15.]。

三、对二维数组的运算

1、对于二维数组a，可以通过axis参数指定对哪个方向进行累加运算。

import numpy as np
a = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
result1 = np.cumsum(a, axis=0)
result2 = np.cumsum(a, axis=1)
print(result1)
print(result2)

2、以上代码分别演示了在不同方向上进行累加运算的效果。result1表示对行方向进行累加，得到的结果为[[1 2 3], [5 7 9], [12 15 18]]，result2表示对列方向进行累加，得到的结果为[[1 3 6], [4 9 15], [7 15 24]]。

3、对于二维数组a，cumsum函数可以指定dtype参数和out参数，同样适用于一维数组的运算。

四、对多维数组的运算

1、对于多维数组a，可以通过axis参数指定对哪个方向进行累加运算。

import numpy as np
a = np.array([[[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]]])
result1 = np.cumsum(a, axis=0)
result2 = np.cumsum(a, axis=1)
result3 = np.cumsum(a, axis=2)
print(result1)
print(result2)
print(result3)

2、以上代码分别演示了对三维数组在不同方向上进行累加运算的结果。result1表示对第一个维度进行累加，得到的结果为[[[1 2], [3 4]], [[6 8], [10 12]]]；result2表示对第二个维度进行累加，得到的结果为[[[1 2], [3 4]], [[6 8], [12 14]]]；result3表示对第三个维度进行累加，得到的结果为[[[1 3], [3 7]], [[5 11], [7 15]]]。

3、同样，cumsum函数可以针对多维数组指定dtype参数和out参数。

五、应用实例

1、累加数组中的一个子区间。

import numpy as np
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
result = np.cumsum(a[1:4])
print(result)

2、以上代码累加了a数组中下标为1到3的元素，得到的结果为[2 5 9]。

3、求解数组的前缀和或后缀和。

import numpy as np
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
result_prefix = np.cumsum(a)
result_suffix = np.cumsum(a[::-1])[::-1]
print(result_prefix)
print(result_suffix)

4、以上代码分别求解了a数组的前缀和和后缀和。result_prefix表示a数组的前缀和，得到的结果为[1 3 6 10 15]；result_suffix表示a数组的后缀和，得到的结果为[15 14 12 9 5]。

六、总结

1、cumsum函数是Python numpy库中的一个累加函数，可用于数组的前缀和、后缀和或区间求和。

2、cumsum函数适用于一维、二维和多维数组，可以通过axis参数指定对哪个方向进行累加运算。

3、cumsum函数还可以指定dtype参数和out参数来控制返回结果的数据类型和输出位置。

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