故事比喻:魔法书架与多维数组(Numpy 多维数组)
在一个神秘的图书馆里,有一座巨大的魔法书架,它可以整齐地存放、查找、调整和计算大量的书籍。这个书架的排列方式非常特殊,就像 Numpy 的多维数组(ndarray),每一层、每一排、每一个格子都有规律可循。
1d 数组:单层书架(Numpy 的 1 维数组)
首先,魔法书架的第一层存放着一系列书籍,它们整齐地排成一排。
比喻:一维数组(1d array)就是一排书。
import numpy as np
shelf = np.array([‘哈利波特’, ‘纳尼亚传奇’, ‘指环王’])
? 特点:
? 只有一排,没有更复杂的结构。
? 你可以用索引快速找到书,比如 shelf[0] 就是 ‘哈利波特’。
2d 数组:多层书架(Numpy 的 2 维数组)
馆长觉得一排书不够放,于是他增加了第二层书架,现在书架上有多行书,每一行都是一个类别:
书架层 书籍1 书籍2 书籍3
第一层(小说) 哈利波特 纳尼亚传奇 指环王
第二层(科幻) 三体 银河帝国 沙丘
比喻:二维数组(2d array)就像一个有多层的书架,每一行是一个类别。
shelves = np.array([
[‘哈利波特’, ‘纳尼亚传奇’, ‘指环王’],
[‘三体’, ‘银河帝国’, ‘沙丘’]
])
? 特点:
? 每一行都是一类书,比如 第一行是小说,第二行是科幻。
? shelves[1, 0] 代表 ‘三体’,因为 [1] 代表第二层,[0] 代表第一本书。
3d 数组:多排、多层、多书架(Numpy 的 3 维数组)
为了存放更多的书,图书馆扩建了一个新的房间,里面有多个这样的书架。现在整个图书馆的结构变成这样:
比喻:三维数组(3d array)就像有多个书架的房间。
library = np.array([
[ # 第一个书架
[‘哈利波特’, ‘纳尼亚传奇’, ‘指环王’],
[‘三体’, ‘银河帝国’, ‘沙丘’]
],
[ # 第二个书架
[‘时间简史’, ‘自私的基因’, ‘黑天鹅’],
[‘计算机科学导论’, ‘人工智能原理’, ‘数学之美’]
]
])
? 特点:
? 现在有多个独立的书架,每个书架有多层,每层有多本书。
? library[1, 0, 2] 代表的是 ‘黑天鹅’:
? [1] 代表 第二个书架(科普 & 计算机)。
? [0] 代表 第一层(科普类书籍)。
? [2] 代表 第三本书(黑天鹅)。
Numpy 多维数组的强大之处
1. 快速查找:就像书架上编号一样,我们可以用索引找到任何一本书,比如 library[1, 0, 2] 直接定位到《黑天鹅》。
2. 批量操作:如果我们想一次性把所有书架的书名都改成大写,只需一行代码,而不需要手动翻书:
library = np.char.upper(library)
3. 强大的数学计算能力:假设书架上放的不是书,而是销量数据,我们可以一键计算总销量、平均销量、最高销量等,比传统的循环处理快很多。
总结:Numpy 的多维数组就像魔法书架
? 1d 数组(单排书架):一排书,按序存放。
? 2d 数组(多层书架):有多个层,每一行是一类书。
? 3d 数组(多个书架):多个书架,每个书架有多层,每层有多本书。
思考:你生活中还有哪些类似 Numpy 数组的结构?比如 Excel 表格、仓库货架、电影分类系统?Numpy 的强大之处就在于,它能让我们轻松管理和计算这些数据!