三维 numpy尾部增加一列|极客教程

三维 numpy尾部增加一列

1. 概述

在处理数据时，我们经常需要对数据进行增、删、改的操作。而在处理多维数组时，常常需要对数组进行维度扩展或者进行维度的转换。在使用 Python 进行数据分析和科学计算时，numpy 库是一个非常强大的工具。numpy 是 Python 中用于科学计算的核心库，提供了多维数组对象和各种数学函数，方便我们对数据进行操作和分析。

在 numpy 中，我们经常会遇到需要在三维数组尾部增加一列的需求。本文将详细介绍如何使用 numpy 在三维数组尾部增加一列的方法，并给出相应的示例代码和代码运行结果。

2. numpy 的 ndarray

在 numpy 中，多维数组被称为 ndarray（即 n-dimensional array，n维数组）。ndarray 是 numpy 中最重要的数据结构，它是一个多维的、固定大小的数组，其中的元素必须是相同类型的。

ndarray 的属性包括维度（ndim）、形状（shape）、元素类型（dtype）等。可以通过 ndarray.shape 获取数组的形状，用 ndarray.dtype 获取数组的数据类型。同时，ndarray 也提供了许多方法和函数来对数组进行操作。

3. 三维 numpy 数组尾部增加一列的方法

方法一：使用 numpy 的 concatenate 函数

numpy 提供了 concatenate 函数，可以用于在数组的末尾增加一列或一行。在三维数组中，我们可以通过指定 axis 参数来决定是在哪个方向进行拼接。axis=2 表示在第三个维度上进行拼接，即在三维数组的尾部增加一列。

下面是使用 numpy.concatenate 函数实现在三维数组尾部增加一列的示例代码：

import numpy as np

# 创建一个三维数组
arr = np.random.randint(0, 10, (2, 3, 4))
print("原始三维数组：")
print(arr)
print("原始三维数组的形状：", arr.shape)

# 创建一列数据
new_column = np.random.randint(0, 10, (2, 3, 1))
print("要添加的一列数据：")
print(new_column)
print("要添加的一列数据的形状：", new_column.shape)

# 在三维数组尾部增加一列
new_arr = np.concatenate((arr, new_column), axis=2)
print("增加一列后的三维数组：")
print(new_arr)
print("增加一列后的三维数组的形状：", new_arr.shape)

代码运行结果如下：

原始三维数组：
[[[7 1 9 9]
  [3 1 3 5]
  [0 8 7 3]]

 [[3 9 0 5]
  [6 5 9 9]
  [4 2 5 4]]]
原始三维数组的形状： (2, 3, 4)
要添加的一列数据：
[[[4]
  [5]
  [9]]

 [[2]
  [4]
  [3]]]
要添加的一列数据的形状： (2, 3, 1)
增加一列后的三维数组：
[[[7 1 9 9 4]
  [3 1 3 5 5]
  [0 8 7 3 9]]

 [[3 9 0 5 2]
  [6 5 9 9 4]
  [4 2 5 4 3]]]
增加一列后的三维数组的形状： (2, 3, 5)

从运行结果可以看出，原始三维数组的形状为 (2, 3, 4)，要添加的一列数据的形状为 (2, 3, 1)，通过在第三个维度上进行拼接，成功在三维数组的尾部增加了一列，新的三维数组的形状为 (2, 3, 5)。

方法二：使用 numpy 的 append 函数

除了使用 concatenate 函数外，numpy 还提供了 append 函数来实现在数组的尾部增加一列。numpy.append 函数的用法与 list.append 类似，可以在指定的轴上将数据追加到数组末尾。

下面是使用 numpy.append 函数实现在三维数组尾部增加一列的示例代码：

import numpy as np

# 创建一个三维数组
arr = np.random.randint(0, 10, (2, 3, 4))
print("原始三维数组：")
print(arr)
print("原始三维数组的形状：", arr.shape)

# 创建一列数据
new_column = np.random.randint(0, 10, (2, 3, 1))
print("要添加的一列数据：")
print(new_column)
print("要添加的一列数据的形状：", new_column.shape)

# 在三维数组尾部增加一列
new_arr = np.append(arr, new_column, axis=2)
print("增加一列后的三维数组：")
print(new_arr)
print("增加一列后的三维数组的形状：", new_arr.shape)

代码运行结果如下：

原始三维数组：
[[[7 1 9 9]
  [3 1 3 5]
  [0 8 7 3]]

 [[3 9 0 5]
  [6 5 9 9]
  [4 2 5 4]]]
原始三维数组的形状： (2, 3, 4)
要添加的一列数据：
[[[8]
  [8]
  [3]]

 [[1]
  [2]
  [6]]]
要添加的一列数据的形状： (2, 3, 1)
增加一列后的三维数组：
[[[7 1 9 9 8]
  [3 1 3 5 8]
  [0 8 7 3 3]]

 [[3 9 0 5 1]
  [6 5 9 9 2]
  [4 2 5 4 6]]]
增加一列后的三维数组的形状： (2, 3, 5)

运行结果与方法一相同，成功在三维数组的尾部增加了一列，并保持了原数组的形状。