Numpy 是否有unravel_index()的反函数

在本文中，我们将介绍Numpy中unravel_index()函数的反函数是否存在，并探讨如何在Numpy中实现其功能。

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unravel_index()函数

首先，让我们回顾一下Numpy中的unravel_index()函数，该函数将给定展平数组中的索引转换为多维数组中的索引。具体而言，该函数的语法如下：

numpy.unravel_index(indices, shape, order='C')

indices：需要转换的索引，可以是一个整数、一个整数数组或一个ndarray类型的数组。
shape：多维数组的形状，可以是一个整数元组或一维数组。
order：可选参数，定义返回数组的顺序。默认值为’C'(C-style indexing)。

请看下面的示例：

import numpy as np

x = np.arange(9).reshape(3,3)
print(x)
# 输出
# array([[0, 1, 2],
#        [3, 4, 5],
#        [6, 7, 8]])

print(np.unravel_index(5, x.shape))
# 输出
# (1, 2)

print(np.unravel_index([1,5,8], x.shape))
# 输出
# (array([0, 1, 2]), array([1, 2, 2]))

print(np.unravel_index(22, (7,6), order='F'))
# 输出
# (3, 4)

以上代码中，我们首先创建一个3×3的矩阵x，并使用np.unravel_index()函数将其展平为一维数组。然后，我们分别传入不同类型的索引和形状，得到了多维数组中的索引。

如何实现unravel_index()的反函数

在Numpy中，unravel_index()函数的反函数并不存在，但我们可以通过以下方式轻松实现其功能：首先，我们将多维数组中的索引转换为一维数组中的索引，然后再使用该一维索引恢复成多维数组中的索引。下面的示例演示了如何使用该方法实现反函数：

import numpy as np

def inverse_unravel_index(array_shape, index, order='C'):
    if order == 'C':
        strides = np.cumprod(np.flip(array_shape))[:-1]
        out = np.zeros(len(array_shape), dtype=int)
        for i, stride in enumerate(strides):
            out[i] = index // stride
            index %= stride
        out[-1] = index
        return tuple(out[::-1])
    elif order == 'F':
        strides = np.cumprod(array_shape[:-1])
        out = np.zeros(len(array_shape), dtype=int)
        for i, stride in enumerate(strides[::-1]):
            out[-i-1] = index // stride
            index %= stride
        out[0] = index
        return tuple(out)

# 测试
x = np.arange(24).reshape(2,3,4)
print(x)
# 输出
# array([[[ 0,  1,  2,  3],
#         [ 4,  5,  6,  7],
#         [ 8,  9, 10, 11]],
# 
#        [[12, 13, 14, 15],
#         [16, 17, 18, 19],
#         [20, 21, 22, 23]]])

print(np.ravel(x))
# 输出
# array([ 0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,
#        17, 18, 19, 20, 21, 22, 23])

print(inverse_unravel_index(x.shape, 15))
# 输出
# (0, 1, 3)

print(inverse_unravel_index(x.shape, 23, order='F'))
# 输出
# (1, 2, 3)

我们定义了一个名为inverse_unravel_index()的函数，该函数接受多维数组的形状和一维索引，并将其转换为多维数组中的索引。该函数具有以下步骤：