深入探討np.zeros函數

對於任何一個開發者來說，對於一個函數的理解與掌握都是非常重要的。而在Python中我們經常會使用到的一個函數就是np.zeros。在這篇文章中，我們將從不同的角度來詳細闡述np.zeros函數以及其各個參數和使用方法。

一、np.zeros()

np.zeros函數是NumPy中的一個函數，它的作用就是返回一個給定形狀和類型的用0填充的數組。對於使用者來說，這個函數可以使用下面的方式調用：

import numpy as np

np.zeros(shape, dtype=float, order='C')

其中，np.zeros有三個參數，分別是shape，dtype和order。下面我們將詳細介紹每個參數的含義和作用。

二、np.zeros中各個參數是什麼意思

1. shape

在np.zeros函數中，shape參數代表了我們所創建的數組的形狀。這個參數的類型必須是一個序列或者一個整數。比如，我們可以使用下面的方式創建一個形狀為(2, 3)的數組：

import numpy as np

a = np.zeros((2, 3))
print(a)

運行以上代碼，最終的輸出結果應該為：

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

上面的代碼中，我們傳遞了一個元組作為shape參數。這個元組包含了兩個整數，用於指定數組的行數和列數。

2. dtype

在np.zeros函數中，dtype參數代表了我們創建的數組的數據類型。這個參數的類型必須是一個NumPy數據類型，比如np.int8, np.float64等等。

在默認情況下，np.zeros函數會創建一個浮點型數組。如果我們希望創建一個整型數組，我們就可以使用下面的方式：

import numpy as np

a = np.zeros((2, 3), dtype=np.int8)
print(a)

運行以上代碼，最終的輸出結果應該為：

[[0 0 0]
 [0 0 0]]

上面的代碼中，我們使用了dtype參數來指定數組的數據類型為np.int8。

3. order

在np.zeros函數中，order參數代表了數組的內存布局順序。這個參數的值可以是’C’或者’F’。在默認情況下，np.zeros函數會使用’C’順序。

在’C’順序中，多維數組的元素是按行順序存儲的。例如，我們可以使用下面的方式創建一個具有4行3列的數組：

import numpy as np

a = np.zeros((4, 3), order='C')
a[3, 2] = 1
print(a)

運行以上代碼，最終的輸出結果應該為：

[[0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 0.]
 [0. 0. 1.]]

在上面的代碼中，我們指定了order參數的值為’C’，因此使用C順序進行存儲。最後列印的結果中只會在第4行第3列的位置上顯示出一個1。如果將order參數的值改為’F’，則使用Fortran順序進行存儲。

三、np.zeros參數

除了上面介紹的三個參數，np.zeros函數還支持其他的參數。下面我們將對這些參數進行詳細的介紹。

1. Like參數

np.zeros函數中有一個Like參數，它的作用是創建一個和另一個數組具有相同形狀和數據類型的數組。這個參數的使用方法和shape參數類似，只不過我們需要將第一個參數設置為一個已經存在的數組。例如：

import numpy as np

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

運行以上代碼，最終的輸出結果應該為：

[[0 0 0]
 [0 0 0]]

上面的代碼中，我們使用了np.zeros_like函數來創建了一個和數組a具有相同形狀和數據類型的數組。

2. Endian參數

在處理二進位數據的時候，我們需要考慮到數據的位元組序問題。np.zeros函數中有一個Endian參數，它的作用是控制數組保存時採用的位元組序。這個參數的值可以是”或者’=’,分別代表小端位元組序、大端位元組序和本機位元組序。默認情況下，np.zeros函數使用本機位元組序。

3. Out參數

在np.zeros函數中，Out參數可以讓我們指定一個輸出數組，這個數組用於保存函數計算的結果。這個參數的使用方法比較簡單，例如：

import numpy as np

a = np.zeros((2, 3))
b = np.zeros((2, 3))
np.zeros((2, 3), out=b)
print(a)
print(b)

運行以上代碼，最終的輸出結果應該為：

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

在上面的代碼中，我們使用了Out參數來指定了輸出數組為b。

四、np.zeros函數含義

對於np.zeros函數，我們可以使用下面的方式來進行函數說明：

def zeros(shape, dtype=float, order='C',*, like=None, endian=None, out=None, **kwargs):
    """
    返回一個給定形狀和類型的用0填充的數組。
    
    Parameters:
    
    shape : int or sequence of ints
        要創建的數組的形狀
    dtype : data-type, optional
        要創建的數組的數據類型，默認為float
    order : {'C', 'F', 'A'}, optional
        數組存儲順序。
        
          - 'C'表示C順序，即按行存儲
          - 'F'表示Fortran順序，即按列存儲
          - 'A'表示打開方式，即嘗試使用C順序，然後使用Fortran順序
    like : array_like, optional
        創建一個具有相同形狀和數據類型的數組
    endian : {'', '='}, optional
        大小端位元組序控制。
        
          - ''表示大端位元組序
          - '='表示本機位元組序
    out : ndarray, optional
        結果數組，如果指定了該參數，則原數組的值將被修改
        
    Returns:
    -------
    out : ndarray
        用0填充的數組
    """

五、np.zeros函數什麼意思

從上面的介紹中，我們可以看出，np.zeros函數是一個非常常用的函數。它的作用就是創建一個給定形狀和類型的全0數組。

六、np.zeros四維數組

在np.zeros函數中，我們不僅可以創建二維數組或者三維數組，還可以用這個函數來創建四維數組。下面的代碼就是一個創建四維數組的例子：

import numpy as np

a = np.zeros((2, 3, 4, 5))
print(a)

運行以上代碼，最終的輸出結果應該是一個形狀為(2, 3, 4, 5)的四維數組，數組中的所有元素都是0。

七、np.zeros(5)的結果是

對於np.zeros(5)這個函數調用，它的作用是創建一個長度為5的一維數組，並將所有元素設置為0。以下代碼展示了一個示例：

import numpy as np

a = np.zeros(5)
print(a)

運行以上代碼，最終的輸出結果應該是一個形狀為(5,)的一維數組，數組中的所有元素都是0。

八、小結

本文中，我們從不同的角度詳細闡述了np.zeros函數以及它的各個參數和使用方法。希望通過本文的介紹，能夠讓讀者更加深入地理解np.zeros函數，並使用它來進行數組的創建和操作。