numpy.vstack函數

介紹

numpy是一個Python中常用的科學計算庫，提供了眾多的數據結構和演算法函數，其中函數vstack是其中一個極為常用的函數，在數組合併方面可以說是一個必備函數。

vstack函數主要用於垂直方向上的數組合併，將多個數組按照垂直方向堆疊。該函數可以接受兩個或多個相同形狀的數組作為參數，並返回一個具有相同形狀的新數組。

在進行多個數組處理時，我們通常需要將不同的數據按照一定的方式進行組合，以達到更好地分析數據的目的。vstack函數的使用正是為了此目的而生，我們可以將多個數組堆疊在一起，將數據按照垂直方向進行組合，整理出更為清晰的數據結構。

詳細闡述

1. 基本使用

在介紹vstack函數的具體用法之前，我們先草擬一個demo，以方便後續更好地理解函數的具體用法。

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

運行代碼後，我們得到了如下輸出：

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

代碼運行結果證明，vstack函數將數組a和數組b按照垂直方向進行堆疊，最終返回了一個包含兩個數組的新數組。

2. 多數組組合

vstack函數支持兩個或多個數組的組合，同時也支持List列表的形式，具體圖示如下：

    
        import numpy as np
        
        a = np.array([1,2,3])
        b = np.array([4,5,6])
        c = np.array([7,8,9])
        d = np.vstack((a,b,c))
        print(d)
    

運行代碼後，我們得到了如下輸出：

    
        [[1 2 3]
         [4 5 6]
         [7 8 9]]
    

從輸出結果看，數組a、b、c在垂直方向上傳輸，最終被組合成一個數組。

3. 矩陣的組合

除了數組的組合外，vstack函數還支持矩陣的重組，實例如下：

    
        import numpy as np
        
        a = np.matrix([[1,2],[3,4]])
        b = np.matrix([[5,6],[7,8]])
        c = np.vstack((a,b))
        print(c)
    

運行代碼後，我們得到了如下輸出：

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

代碼運行結果證明，vstack函數通過將矩陣a和矩陣b在垂直方向進行堆疊，成功組合成一個新的矩陣。

4. 使用hstack進行水平方向組合

除了vstack函數，numpy庫中還提供了hstack函數，用於在水平方向上合併多個數組，與vstack相對應。hstack的操作基本與vstack一致，只不過方向不同。

下面是hstack函數的簡單運用，我們藉此來熟悉一下該函數的具體用法。

    
        import numpy as np

        a = np.array([1, 2, 3])
        b = np.array([4, 5, 6])
        c = np.array([7, 8, 9])
        d = np.hstack((a, b, c))
        
        print(d)
    

運行以上代碼，我們可以得到如下輸出結果：

    
        [1 2 3 4 5 6 7 8 9]
    

這部分代碼主要介紹了hstack函數，可以看到其作用與vstack函數十分類似，主要區別在於函數操作的方向不同。

5. 對任意類型的數組進行組合

numpy庫中的vstack函數不僅支持以列表或元組的形式進行數組組合，同時還支持數組的組合，即對不同類型的數組進行組合。這裡提供一個基於vstack函數的示例，演示數組的組合操作。

    
        import numpy as np
        
        a = np.array([1, 2, 3])
        b = np.array(['a', 'b', 'c'])
        c = np.array([4.0, 5.0, 6.0])
        d = np.vstack((a, b, c))
        print(d)
    

代碼結果如下：

    
        [['1' '2' '3']
         ['a' 'b' 'c']
         ['4.0' '5.0' '6.0']]
    

從輸出結果來看，我們第一個小數組a由整型為1,2,3三個元素組成，第二個小數組b由字元型為a,b,c三個元素組成，第三個小數組c由浮點型為4.0,5.0,6.0三個元素組成。在運行vstack函數時，數組根據它們的數據類型進行了堆疊。

總結

vstack函數是numpy庫中一個常用、十分重要的函數，它能幫助我們將不同的數據進行組合，將數組按照垂直方向進行堆疊，使數據更加合理、易於分析，節約了數據處理過程中的時間和精力。

本文從基礎用法、多數組組合、矩陣的組合、水平方向組合以及任意類型的組合等多個方面對vstack函數進行了詳細的闡述。讀者通過學習本文可深入了解vstack函數，將其應用到自己的實際開發工作中。