Python进阶学习：Numpy--ndim、shape、dtype、astype的用法说明

本文主要是介绍Python进阶学习：Numpy--ndim、shape、dtype、astype的用法说明，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Python进阶学习：Numpy–ndim、shape、dtype、astype的用法说明

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🎯 一、引言

  在Python的数据科学领域，Numpy是一个不可或缺的库。它为数组对象提供了大量的功能，并允许进行高效的科学计算。Numpy数组具有许多属性，其中ndim、shape、dtype和astype是几个非常核心且常用的。本文将详细解读这些属性的用法，并通过代码示例帮助你理解它们的实际作用。

📚 二、Numpy简介

  Numpy（Numerical Python的简称）是Python语言的一个扩展程序库，支持大量的维度数组与矩阵运算，此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。Numpy是Python数据处理的基础包，它包含强大的N维数组对象、复杂函数。

🛠️ 三、ndim的用法

  ndim属性用于获取数组的维数。简单地说，它告诉你数组有多少个维度。

import numpy as np# 创建一个一维数组
arr_1d = np.array([1, 2, 3, 4])
print(f"一维数组的ndim: {arr_1d.ndim}")  # 创建一个二维数组
arr_2d = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(f"二维数组的ndim: {arr_2d.ndim}")  # 创建一个三维数组
arr_3d = np.array([[[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]]])
print(f"三维数组的ndim: {arr_3d.ndim}") 

输出：

一维数组的ndim: 1
二维数组的ndim: 2
三维数组的ndim: 3进程已结束,退出代码0

📊 四、shape的用法

  shape属性返回一个表示数组在每个维度上大小的元组。对于一维数组，它返回一个表示数组长度的元组；对于二维数组，它返回表示行数和列数的元组；对于更高维度的数组，它会继续返回更多维度的大小。

import numpy as np# 创建一个二维数组
arr_2d = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])# 创建一个三维数组
arr_3d = np.array([[[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]]])print(f"二维数组的形状: {arr_2d.shape}")  # 输出: (2, 3)print(f"三维数组的形状: {arr_3d.shape}")  # 输出: (2, 2, 2)

shape属性不仅可以用来查询数组的形状，还可以用来协助reshape方法重塑数组。

import numpy as np# 创建一个二维数组
arr_2d = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])# 将二维数组重塑为一维数组
reshaped_arr_1d = arr_2d.reshape(arr_2d.shape[0] * arr_2d.shape[1])
print(reshaped_arr_1d)  # 输出: [1 2 3 4 5 6]

🔬 五、dtype的用法

  dtype属性用于获取数组元素的数据类型。当你创建一个Numpy数组时，可以明确指定数据类型，或者Numpy会根据输入数据自动推断数据类型。

# 创建一个整数数组
import numpy as npint_arr = np.array([1, 2, 3, 4], dtype=np.int32)
print(f"整数数组的数据类型: {int_arr.dtype}")  # 创建一个浮点数数组
float_arr = np.array([1.1, 2.2, 3.3, 4.4])
print(f"浮点数数组的数据类型: {float_arr.dtype}")  

输出：

整数数组的数据类型: int32
浮点数数组的数据类型: float64进程已结束,退出代码0

🎨 六、astype的用法

astype方法用于将数组的数据类型转换为新的数据类型。它是dtype属性的一个非常实用的配套工具。

import numpy as npint_arr = np.array([1, 2, 3, 4], dtype=np.int32)# 将整数数组转换为浮点数数组
float_arr_from_int = int_arr.astype(np.float32)
print(float_arr_from_int)  # 输出: [1. 2. 3. 4.]
print(float_arr_from_int.dtype)  # 输出: float32# 将字符串数组转换为整数数组
# 注意：这要求字符串表示的是有效的整数，否则会抛出ValueError
str_arr = np.array(['1', '2', '3', '4'], dtype=np.str_)
print(str_arr)  # 输出: ['1' '2' '3' '4']
int_arr_from_str = str_arr.astype(np.int32)
print(int_arr_from_str)  # 输出: [1 2 3 4]

astype不仅可以用于简单的类型转换，还可以用于更复杂的数组操作，比如将数组转换为复数类型。

# 创建复数数组
import numpy as npcomplex_arr = np.array([1+2j, 3+4j, 5+6j])
print(complex_arr)  # 输出: [1.+2.j 3.+4.j 5.+6.j]# 创建一个实数数组并转换为复数数组
real_arr = np.array([1, 2, 3])
complex_arr_from_real = real_arr.astype(np.complex128)
print(complex_arr_from_real)  # 输出: [1.+0.j 2.+0.j 3.+0.j]

🚀 七、总结

  通过本文，我们学习了Numpy中ndim、shape、dtype和astype四个核心属性的用法。这些属性提供了操作Numpy数组形状和类型的重要工具。在实际的数据分析和科学计算中，熟练掌握这些属性将大大提高你的数据处理效率。

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