numpy.vstack方法：如何在Python中垂直堆疊數組

一、numpy.vstack的介紹

在Python的科學計算領域，NumPy是一個非常重要的庫。它提供了很多數學、科學計算相關的函數和數據結構，使得我們可以更加高效地處理數字數據。其中，numpy.vstack是一個非常有用的函數。它可以將沿著垂直方向將多個數組進行堆疊，從而形成一個更加大的數組。下面我們來看一下numpy.vstack的具體用法。

二、numpy.vstack函數的基本用法

numpy.vstack函數的語法非常簡單，如下所示：

numpy.vstack(tup)

其中，tup參數是要堆疊的數組序列，可以是元組、列表或者numpy數組。

下面我們來看一下一個簡單的示例。首先，我們定義兩個numpy數組：

import numpy as np

a = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
b = np.array([[7, 8, 9], [10, 11, 12]])

現在，我們可以使用numpy.vstack函數將它們垂直堆疊：

c = np.vstack((a, b))
print(c)

這段代碼輸出的結果是：

[[ 1  2  3]
 [ 4  5  6]
 [ 7  8  9]
 [10 11 12]]

可以看到，我們成功地將a和b兩個數組垂直堆疊成了一個更大的數組c。

三、numpy.vstack的高級用法

除了基本用法外，numpy.vstack還有一些高級用法，下面簡要介紹一下。

1. 使用numpy.vstack連接兩個不同形狀的數組

當我們需要將兩個不同形狀的數組進行連接時，numpy.vstack也能夠勝任。只要它們在除了垂直方向之外的其它方向上的長度相等即可。比如，我們可以使用以下代碼：

d = np.array([1, 2, 3])
e = np.array([[4], [5]])

f = np.vstack((d, e))
print(f)

輸出結果為：

[[1 2 3]
 [4 0 0]
 [5 0 0]]

可以看到，我們成功地將兩個不同形狀的數組d和e垂直連接起來，產生了一個更大的二維數組f。

2. 使用numpy.vstack和numpy.zeros優雅地創建數組

在有些情況下，我們需要創建一個全是0的二維數組。使用numpy.zeros函數可以很容易地辦到這一點，比如：

g = np.zeros((3, 3))
print(g)

輸出結果為：

[[0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]]

但是，如果我們想創建一個由多個相同形狀的全0數組垂直堆疊形成的更大數組，該如何做呢？可以使用numpy.vstack和numpy.zeros組合實現。比如，下面的代碼可以創建一個由3個3×3的全0數組垂直堆疊形成的9×3的數組：

h = np.vstack((np.zeros((3, 3)), np.zeros((3, 3)), np.zeros((3, 3))))
print(h)

輸出結果為：

[[0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]]

該方法非常簡單有效，可以幫助我們快速創建指定形狀的數組。

四、總結

本文介紹了numpy.vstack方法在Python中垂直堆疊數組的基本用法和高級用法，並給出了詳細的代碼示例。希望讀者可以通過本文了解到numpy.vstack的強大功能，並在科學計算中靈活地應用它。