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NumPy 副本和视图

副本是一个数据的完整的拷贝,如果我们对副本进行修改,它不会影响到原始数据,物理内存不在同一位置。

视图是数据的一个别称或引用,通过该别称或引用亦便可访问、操作原有数据,但原有数据不会产生拷贝。如果我们对视图进行修改,它会影响到原始数据,物理内存在同一位置。

视图一般发生在:

  • 1、numpy 的切片操作返回原数据的视图。
  • 2、调用 ndarray 的 view() 函数产生一个视图。

副本一般发生在:

  • Python 序列的切片操作,调用deepCopy()函数。
  • 调用 ndarray 的 copy() 函数产生一个副本。

无复制

简单的赋值不会创建数组对象的副本。 相反,它使用原始数组的相同id()来访问它。 id()返回 Python 对象的通用标识符,类似于 C 中的指针。

此外,一个数组的任何变化都反映在另一个数组上。 例如,一个数组的形状改变也会改变另一个数组的形状。

实例

import numpy as np 
a = np.arange(6)  
print ('我们的数组是:')
print (a)
print ('调用 id() 函数:')
print (id(a))
print ('a 赋值给 b:')
b = a 
print (b)
print ('b 拥有相同 id():')
print (id(b))
print ('修改 b 的形状:')
b.shape =  3,2  
print (b)
print ('a 的形状也修改了:')
print (a)

输出结果为:

我们的数组是:
[0 1 2 3 4 5]
调用 id() 函数:
4349302224
a 赋值给 b:
[0 1 2 3 4 5]
b 拥有相同 id():
4349302224
修改 b 的形状:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]
a 的形状也修改了:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]

视图或浅拷贝

ndarray.view() 方会创建一个新的数组对象,该方法创建的新数组的维数更改不会更改原始数据的维数。

实例

import numpy as np 
# 最开始 a 是个 3X2 的数组
a = np.arange(6).reshape(3,2)  
print ('数组 a:')
print (a)
print ('创建 a 的视图:')
b = a.view()  
print (b)
print ('两个数组的 id() 不同:')
print ('a 的 id():')
print (id(a))
print ('b 的 id():' )
print (id(b))
# 修改 b 的形状,并不会修改 a
b.shape =  2,3
print ('b 的形状:')
print (b)
print ('a 的形状:')
print (a)

输出结果为:

数组 a:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]
创建 a 的视图:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]
两个数组的 id() 不同:
a 的 id():
4314786992
b 的 id():
4315171296
b 的形状:
[[0 1 2]
 [3 4 5]]
a 的形状:
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]

使用切片创建视图修改数据会影响到原始数组:

实例

import numpy as np 
arr = np.arange(12)
print ('我们的数组:')
print (arr)
print ('创建切片:')
a=arr[3:]
b=arr[3:]
a[1]=123
b[2]=234
print(arr)
print(id(a),id(b),id(arr[3:]))

输出结果为:

我们的数组:
[ 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11]
创建切片:
[  0   1   2   3 123 234   6   7   8   9  10  11]
4545878416 4545878496 4545878576

变量 a,b 都是 arr 的一部分视图,对视图的修改会直接反映到原数据中。但是我们观察 a,b 的 id,他们是不同的,也就是说,视图虽然指向原数据,但是他们和赋值引用还是有区别的。

副本或深拷贝

ndarray.copy() 函数创建一个副本。 对副本数据进行修改,不会影响到原始数据,它们物理内存不在同一位置。

实例

import numpy as np 
a = np.array([[10,10],  [2,3],  [4,5]])  
print ('数组 a:')
print (a)
print ('创建 a 的深层副本:')
b = a.copy()  
print ('数组 b:')
print (b)
# b 与 a 不共享任何内容  
print ('我们能够写入 b 来写入 a 吗?')
print (b is a)
print ('修改 b 的内容:')
b[0,0]  =  100  
print ('修改后的数组 b:')
print (b)
print ('a 保持不变:')
print (a)

输出结果为:

数组 a:
[[10 10]
 [ 2  3]
 [ 4  5]]
创建 a 的深层副本:
数组 b:
[[10 10]
 [ 2  3]
 [ 4  5]]
我们能够写入 b 来写入 a 吗?
False
修改 b 的内容:
修改后的数组 b:
[[100  10]
 [  2   3]
 [  4   5]]
a 保持不变:
[[10 10]
 [ 2  3]
 [ 4  5]]

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原文链接:https://rumenz.com/numpy/numpy_copies_and_views.html
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