Numpy合併的用法

Numpy是Python中一個重要的科學計算庫，該庫包含了高性能的多維數組和矩陣計算的函數。其中，合併兩個或多個數組是數組操作中最常見的操作之一。本文將介紹了多個方面的numpy合併的用法。

一、vstack和hstack

vstack可以將數組堆疊在垂直方向上，即沿着第一個軸添加元素，而hstack可以將數組堆疊在水平方向上，即沿着第二個軸添加元素。

import numpy as np

a = np.array([1,2,3])
b = np.array([4,5,6])
c = np.vstack((a,b))
print(c)

d = np.hstack((a,b))
print(d)

輸出：

[[1 2 3]
 [4 5 6]]
[1 2 3 4 5 6]

在這個例子中，我們定義了兩個一維數組a和b。我們使用了vstack將它們沿着垂直方向堆疊，並使用hstack將它們沿着水平方向堆疊。

二、concatenate

concatenate函數可以沿着任意軸連接兩個或多個數組。

import numpy as np

a = np.array([[1, 2], [3, 4]])
b = np.array([[5, 6]])
c = np.concatenate((a, b), axis=0)
d = np.concatenate((a,b.T), axis=1)
print(c)
print(d)

輸出：

[[1 2]
 [3 4]
 [5 6]]
[[1 2 5]
 [3 4 6]]

在這個例子中，我們定義了兩個二維數組a和b。我們使用了concatenate將它們沿着軸0（行）連接，輸出的形狀為(3,2)。 接着，我們使用concatenate沿着軸1（列）連接，輸出的形狀為(2,3)。

三、stack

stack函數可以沿着新軸連接兩個或多個數組，新軸的位置由參數axis指定。

import numpy as np

a = np.array([[1, 2], [3, 4]])
b = np.array([[5, 6], [7, 8]])
c = np.stack((a, b), axis=0)
d = np.stack((a, b), axis=1)
e = np.stack((a, b), axis=2)
print(c)
print(d)
print(e)

輸出：

[[[1 2]
  [3 4]]

 [[5 6]
  [7 8]]]
[[[1 2]
  [5 6]]

 [[3 4]
  [7 8]]]
[[[1 5]
  [2 6]]

 [[3 7]
  [4 8]]]

在這個例子中，我們定義了兩個二維數組a和b。我們使用了stack沿着新軸（axis＝0,1,2）連接。 以axis=0為例，數組a和b將被沿着新的第一軸連接，因此輸出的形狀將為（2,2,2）。所有三種用法的輸出結果都基於相同的概念，但數組的形狀可能會有所不同。

四、tile

tile函數可以將一個數組重複指定的次數，這對於擴展數組是非常有用的。

import numpy as np

a = np.array([1, 2, 3])
b = np.tile(a, 2)
c = np.tile(a, (2, 2))
print(b)
print(c)

輸出：

[1 2 3 1 2 3]
[[1 2 3 1 2 3]
 [1 2 3 1 2 3]]

在這個例子中，我們使用tile函數將數組a重複兩次，然後輸出該數組。 然後，我們使用tile函數將數組a沿着兩個軸重複2次，輸出該數組。

五、repeat

repeat函數可以將數組沿着指定的軸重複指定的次數。類似於tile，但是該函數按照元素重複，而不是整個數組重複。

import numpy as np

a = np.array([[1, 2], [3, 4]])
b = np.repeat(a, 2)
c = np.repeat(a, 2, axis=0)
d = np.repeat(a, 2, axis=1)
print(b)
print(c)
print(d)

輸出：

[1 1 2 2 3 3 4 4]
[[1 2]
 [1 2]
 [3 4]
 [3 4]]
[[1 1 2 2]
 [1 1 2 2]
 [3 3 4 4]
 [3 3 4 4]]

在這個例子中，我們定義了一個二維數組a。我們使用了repeat函數沿着軸0（行）重複兩次，並且按照元素的順序重複輸出的一維數組。 接着，我們使用repeat函數沿着軸0（行）重複兩次，形狀變成了(4,2) ， 接着，我們使用repeat函數沿着軸1（列）重複兩次，形狀變成了(2,4)

六、Conclusion

在numpy中，我們有很多合併數組的函數，包括vstack，hstack，concatenate，stack，tile和repeat。每個函數都有自己的特殊用途和用法，您可以根據需要選擇最合適的方法將數組合併。