NumPy - 副本和视图

在执行函数时，其中一些返回输入数组的副本，而另一些返回视图。 当内容物理存储在另一个位置时，称为副本。 另一方面，如果提供了相同内存内容的对象，我们将其称为视图。副本和视图不一定都会导致内容的修改，但是当两个对象指向相同的引用时，修改其中任何一个对象，都会引起另一个对象的同步变化。

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。

示例

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)

输出如下：

我们的数组是：
[0 1 2 3 4 5]

调用 id() 函数：
139747815479536

a 赋值给 b：
[0 1 2 3 4 5]
b 拥有相同 id()：
139747815479536

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]]

视图或浅复制

NumPy 拥有ndarray.view()方法，它是一个新的数组对象，并可查看原始数组的相同数据。 与前一种情况不同，新数组的维数更改不会更改原始数据的维数，但是如果修改了视图的数据，会引起原始对象数据的同步变化。

示例

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)


b[0,0]=90
print(a[0,0])

输出如下：

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()：
4447675056
b 的 id()：
4429253248
b 的形状：
[[0 1 2]
 [3 4 5]]
a 的形状：
[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]
90

数组的切片也会创建视图：

示例

import numpy as np
a = np.array([[10,10], [2,3], [4,5]])  
print( '我们的数组：')
print( a)
print( '创建切片：')
s = a[:, :2]
print( s)

输出如下：

我们的数组：
[[10 10]
 [ 2 3]
 [ 4 5]]

创建切片：
[[10 10]
 [ 2 3]
 [ 4 5]]

深复制

ndarray.copy()函数创建一个深层副本。 它是数组及其数据的完整副本，不与原始数组共享。

示例

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)

输出如下：

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]]