ravel()函數的全面解析

一、ravel()函數定義

在NumPy（Numerical Python）中，ravel() 是一個用於將多維數組降為一維數組的函數。這個函數返回的是數組的一個視圖，即原來數組上的數據在新數組上的映射。這個函數非常實用，特別是在機器學習和數據科學領域。

二、ravel()函數的用法

在使用ravel()函數時，我們可以採用兩種方式。第一種方式是使用np.ravel()，其中np代表import numpy as np。第二種方法是利用數組的實例方法MyArray.ravel()，其中MyArray是數組的名稱。

這兩種方式的功能是完全相同的，都可以將數組降為一維數組。例如：

import numpy as np

a = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(np.ravel(a))
# 輸出 [1 2 3 4 5 6]

b = a.ravel()
print(b)
# 輸出 [1 2 3 4 5 6]

如上述代碼所示，ravel()函數將多維數組a降為一維數組並列印輸出。其中，np.ravel(a)是函數調用的方式，而a。ravel()則是數組實例MyArray的方法調用。我們得到了相同的結果[1 2 3 4 5 6]。

三、ravel()函數和flatten()函數的差別

NumPy數組庫中還有一個函數可以將多維數組降為一維數組——flatten()函數。flatten()與ravel()非常相似，但是它們之間有一些細微的差別。

首先，flatten()函數返回數組的一個副本，而ravel()函數返回的是一個視圖。其次，ravel()函數在降維過程中可能會共享內存，因此不需要複製數據（如果可能的話）。而flatten()函數則總是使用複製的方式，因此相對比較慢。

import numpy as np

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

# flatten()函數的使用
b = a.flatten()
print(b)
# 輸出 [1 2 3 4 5 6]

# ravel()函數的使用
c = np.ravel(a)
print(c)
# 輸出 [1 2 3 4 5 6]

# 改變數組部分元素值
a[0, 0] = 100
print(b) # 輸出 [1 2 3 4 5 6]
print(c) # 輸出 [100 2 3 4 5 6]

如上述代碼所示，flatten()函數返回的是副本，因此對原數組的改變不會影響到降為一維數組的b。而使用ravel()函數則不同，對它返回的數組c進行更改，會直接影響到原數組的值。

四、ravel()函數的高級用法

1. ravel()函數與nditer()函數配合使用

在NumPy中，數組的迭代可以使用兩種類型的迭代器nditer和flatiter。 nditer函數可用於不同數據類型（如數組）之間的交互。

import numpy as np

a = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
for i in np.nditer(a):
    print(i, end=" ")

b = np.ravel(a)
for i in np.nditer(b):
    print(i, end=" ")

如上述代碼所示，使用for循環對多維數組a的元素進行遍歷；使用nditer()函數和ravel()函數將多維數組a降為一維數組並進行遍歷。兩種方式輸出結果相同。

2. ravel()函數與reshape()函數配合使用

reshape()函數可以改變數組的形狀。與ravel()函數一起使用，可以將數組升為多維數組和無序數組。示例代碼如下：

import numpy as np

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

如上述代碼所示，ravel()函數將多維數組a降為一維數組，然後使用reshape()函數將一維數組b升級為二維數組。輸出結果如下：

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

五、小結

本文對NumPy數組庫中的常用函數ravel()進行了詳細解釋，包括其定義、用法、與flatten()函數的差別以及高級用法。我們可以使用ravel()函數將多維數組降為一維數組，與nditer()函數或reshape()函數一起使用可以進行更高級的操作。