20、Numpy副本和視圖

1、番外說明

大家好,我是小P,本系列是本人對Python模塊Numpy的一些學習記錄,總結於此一方面方便其它初學者學習,另一方面害怕自己遺忘,希望大家喜歡。此外,對“目標檢測/模型壓縮/語義分割”感興趣的小夥伴,歡迎加入QQ羣 813221712 討論交流,進羣請看羣公告!(可以點擊如下連接直接加入!)
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2、正題

參考鏈接:

https://www.runoob.com/numpy/numpy-copies-and-views.html

副本是一個數據的完整的拷貝,如果我們對副本進行修改,它不會影響到原始數據,物理內存不在同一位置。

視圖是數據的一個別稱或引用,通過該別稱或引用亦便可訪問、操作原有數據,但原有數據不會產生拷貝。如果我們對視圖進行修改,它會影響到原始數據,物理內存在同一位置。

視圖一般發生在:

● 1、numpy 的切片操作返回原數據的視圖。
● 2、調用 ndarray 的 view() 函數產生一個視圖。

副本一般發生在:

● Python 序列的切片操作,調用deepCopy()函數。
● 調用 ndarray 的 copy() 函數產生一個副本。

無複製
簡單的賦值不會創建數組對象的副本。 相反,它使用原始數組的相同id()來訪問它。 id()返回 Python 對象的通用標識符,類似於 C 中的指針。

此外,一個數組的任何變化都反映在另一個數組上。 例如,一個數組的形狀改變也會改變另一個數組的形狀。

實例:numpy賦值數組

import numpy as np 
 
a = np.arange(6)  
print ('我們的數組是:')
print (a)
print ('調用 id() 函數:')
print (id(a))
print ('a 賦值給 b:')
b = a 
print (b)
print ('b 擁有相同 id():')
print (id(b))
print ('修改 b 的形狀:')
b.shape =  3,2  
print (b)
print ('a 的形狀也修改了:')
print (a)

輸出結果爲:

我們的數組是:
[0 1 2 3 4 5]
調用 id() 函數:
4349302224
a 賦值給 b:
[0 1 2 3 4 5]
b 擁有相同 id():
4349302224
修改 b 的形狀:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]
a 的形狀也修改了:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]

視圖或淺拷貝
ndarray.view() 方會創建一個新的數組對象,該方法創建的新數組的維數更改不會更改原始數據的維數。

實例:numpy.view使用

import numpy as np 
 
# 最開始 a 是個 3X2 的數組
a = np.arange(6).reshape(3,2)  
print ('數組 a:')
print (a)
print ('創建 a 的視圖:')
b = a.view()  
print (b)
print ('兩個數組的 id() 不同:')
print ('a 的 id():')
print (id(a))
print ('b 的 id():' )
print (id(b))
# 修改 b 的形狀,並不會修改 a
b.shape =  2,3
print ('b 的形狀:')
print (b)
print ('a 的形狀:')
print (a)

輸出結果爲:

數組 a:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]
創建 a 的視圖:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]
兩個數組的 id() 不同:
a 的 id():
4314786992
b 的 id():
4315171296
b 的形狀:
[[0 1 2]
 [3 4 5]]
a 的形狀:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]

實例:使用切片創建視圖修改數據會影響到原始數組

import numpy as np 
 
arr = np.arange(12)
print ('我們的數組:')
print (arr)
print ('創建切片:')
a=arr[3:]
b=arr[3:]
a[1]=123
b[2]=234
print(arr)
print(id(a),id(b),id(arr[3:]))

輸出結果爲:

我們的數組:
[ 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11]
創建切片:
[  0   1   2   3 123 234   6   7   8   9  10  11]
4545878416 4545878496 4545878576

變量 a,b 都是 arr 的一部分視圖,對視圖的修改會直接反映到原數據中。但是我們觀察 a,b 的 id,他們是不同的,也就是說,視圖雖然指向原數據,但是他們和賦值引用還是有區別的。

副本或深拷貝
ndarray.copy() 函數創建一個副本。 對副本數據進行修改,不會影響到原始數據,它們物理內存不在同一位置。

實例:numpy.copy使用

import numpy as np 
 
a = np.array([[10,10],  [2,3],  [4,5]])  
print ('數組 a:')
print (a)
print ('創建 a 的深層副本:')
b = a.copy()  
print ('數組 b:')
print (b)
# b 與 a 不共享任何內容  
print ('我們能夠寫入 b 來寫入 a 嗎?')
print (b is a)
print ('修改 b 的內容:')
b[0,0]  =  100  
print ('修改後的數組 b:')
print (b)
print ('a 保持不變:')
print (a)

輸出結果爲:

數組 a:
[[10 10]
 [ 2  3]
 [ 4  5]]
創建 a 的深層副本:
數組 b:
[[10 10]
 [ 2  3]
 [ 4  5]]
我們能夠寫入 b 來寫入 a 嗎?
False
修改 b 的內容:
修改後的數組 b:
[[100  10]
 [  2   3]
 [  4   5]]
a 保持不變:
[[10 10]
 [ 2  3]
 [ 4  5]]
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