17、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。
1、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。
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)
执行结果:
我们的数组是:
[0 1 2 3 4 5]
调用 id() 函数:
1463892179824
a 赋值给 b:
[0 1 2 3 4 5]
b 拥有相同 id():
1463892179824
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]]
2、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。
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)
执行结果:
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():
2213940021408
b 的 id():
2213969165728
b 的形状:
[[0 1 2]
[3 4 5]]
a 的形状:
[[0 1]
[2 3]
[4 5]]
3、使用切片创建视图修改数据会影响到原始数组:
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:]))
执行结果:
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
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。
4、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。
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)
执行结果:
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]]
拓展:Python 中 list 的拷贝与 numpy 的 array 的拷贝
1.python中列表list的拷贝,会有什么需要注意的呢?
Python 变量名相当于标签名。
list2=list1 直接赋值,实质上指向的是同一个内存值。任意一个变量 list1(或list2)发生改变,都会影响另一个 list2(或list1)。
list1 = [i for i in range(4)]
list2 = list1
print('原列表为:\n', list1)
print('修改list2:')
list2[0] = 100
print('list1={}\nlist2={}'.format(list1, list2))
执行结果:
原列表为:
[0, 1, 2, 3]
修改list2:
list1=[100, 1, 2, 3]
list2=[100, 1, 2, 3]
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