Pythonist

Библиотека NumPy имеет множество различных функций для работы с многомерными массивами. Функция reshape() – одна из них. Она используется для изменения формы любого существующего массива без изменения данных, которые в нем находятся.

Форма определяется общим количеством элементов в каждом измерении. С помощью функции reshape() можно добавлять или удалять измерения в массиве, а также изменять количество элементов в каждом измерении. Например, можно преобразовать одномерный массив в многомерный (но не наоборот!).

В этой статье мы расскажем, как использовать функцию reshape() и каков принцип ее работы.

Синтаксис

Давайте начнем с синтаксиса функции reshape(). Вот так он выглядит в общем виде:

 numpy.reshape(np_array, new_shape, order='C')

Эта функция может принимать три аргумента. Первый и второй аргументы являются обязательными, а третий — опциональный.

Исходный массив NumPy, форму которого мы хотим изменить, – это значение первого аргумента (np_array).

Форма массива устанавливается во втором аргументе (new_shape). Его значение может быть целым числом или кортежем целых чисел.

Значение третьего аргумента определяет порядок заполнения массива и переноса элементов в преобразованном массиве. Возможных значений три: «C», «F» или «A». Давайте разберем, что значит каждый из этих вариантов.

order=’C’

Упорядочивание индексов в стиле языка C. Индекс последней оси изменяется быстрее, а индекс первой — медленнее.

order=’F’

Упорядочивания индексов в стиле языка Фортран. Индекс первой оси изменяется быстрее, а индекс последней — медленнее.

order=’A’

Варианты «C» и «F» не учитывают макет памяти основного массива. Они относятся лишь к порядку индексации. Порядок «A» означает чтение и запись элементов в стиле Фортран, если исходный массив в памяти тоже в стиле Фортран. В противном случае применяется C-подобный стиль.

Использование функции reshape()

Первым делом, прежде чем попрактиковаться в использовании данной функции, вам следует импортировать библиотеку NumPy. После этого можно приступать к работе.

Далее мы покажем различные варианты использования функции reshape().

Пример 1: преобразование одномерного массива в двумерный

Итак, давайте разберем, как с помощью функции reshape() преобразовать одномерный массив в двумерный.

В этом сценарии для создания одномерного массива из 10 элементов используется функция arange().

Первая функция reshape() используется для преобразования одномерного массива в двумерный, состоящий из 2 строк и 5 столбцов. Здесь функция reshape() вызывается с использованием имени модуля np.

А вторая функция reshape() используется для преобразования одномерного массива в двумерный, состоящий из 5 строк и 2 столбцов. Здесь уже функция reshape() вызывается с использованием массива NumPy с именем np_array.

import numpy as np

np_array = np.arange(10)
print("Исходный массив : \n", np_array)

new_array = np.reshape(np_array, (2, 5))
print("\n Измененный массив с 2 строками и 5 столбцами : \n", new_array)

new_array = np_array.reshape(5, 2)
print("\n Измененный массив с 5 строками и 2 столбцами : \n", new_array)

Если вы запустите описанную выше программу, то получите результат, как на следующем скриншоте. Первый print() показывает исходный массив, а второй и третий выводят преобразованные массивы.

Пример 2: преобразование одномерного массива в трехмерный

Теперь давайте посмотрим, как при помощи функции reshape() преобразовать одномерный массив в трехмерный.

Воспользуемся функцией array() для создания одномерного массива из 12 элементов.

Функция reshape() преобразует созданный одномерный массив в трехмерный размером 2х2х3. Здесь функция reshape() вызывается с использованием NumPy-массива np_array.

import numpy as np

np_array = np.array([7, 3, 9, 11, 4, 23, 71, 2, 32, 6, 16, 2])
print("Исходный массив : \n", np_array)

new_array = np_array.reshape(2, 2, 3)
print("\n Преобразованный 3D массив : \n", new_array)

Выполнив данный код, вы получите следующий вывод. Как и в прошлый раз, первый print() показывает изначальный массив, второй – преобразованный массив.

Пример 3: изменение формы массива NumPy с учетом порядка

Как вы помните, у функции reshape() есть третий — опциональный — аргумент, задающий порядок индексации. Давайте посмотрим, как он применяется на практике.

Как и в первом примере, воспользуемся функцией arange()для создания одномерного массива из 15 элементов.

Первая функция reshape() используется для создания двумерного массива из 3 строк и 5 столбцов с упорядочением в стиле C. В то время как вторая функция reshape() используется для создания двумерного массива из 3 строк и 5 столбцов с упорядочением в стиле Фортрана.

import numpy as np

np_array = np.arange(15)
print("Исходный массив : \n", np_array)

new_array1 = np.reshape(np_array, (3, 5), order='C')
print("\n Преобразованный 2D массив, упорядоченный в стиле С : \n", new_array1)

new_array2 = np.reshape(np_array, (3, 5), order='F')
print("\n Преобразованный 2D массив, упорядоченный в стиле Фортрана : \n", new_array2)

Давайте выполним наш код. Вот, что мы получим. Как и раньше, первый print() показывает исходный массив значений. Второй print() показывает значения массива, упорядоченного по строкам. Третий – упорядоченного по столбцам.

Итоги

Итак, в этой статье мы подробно описали, как использовать функцию reshape() для преобразования массива из одной формы в другую. Цели и особенности использования данной функции становятся достаточно прозрачными после изучение примеров, которые мы привели выше.

Возможно, вам будет интересно также почитать о сравнении функций numpy.reshape() и numpy.flatten().