Python +numpy数组膨胀（填充）方法总结

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Python +numpy数组膨胀（填充）方法总结

2023-12-16 11:57| 来源: 网络整理| 查看: 265

本文主要介绍数组的各种填充方法，包括数组按照原值复制扩大并填充，数组的扩大填充，数组边缘填充等。

1.数组的复制膨胀

形如二维数组:

[[1 2]

[3 4]]

膨胀为：

[[1 1 1 2 2 2] [1 1 1 2 2 2] [1 1 1 2 2 2] [3 3 3 4 4 4] [3 3 3 4 4 4] [3 3 3 4 4 4]]

实现方法：

array=np.array([[1,2],[3,4]]) array2=np.kron(array, np.ones((2, 2), dtype=array.dtype)) 2.数组的填充

Python编程中，当我们经常需要为数组进行填充时，numpy的np.pad函数提供了一个快速、高效的方法。

基本语法：

numpy.pad(array, pad_width, mode, **kwargs)

各参数的含义如下：

array：需要填充的数组pad_width：填充的宽度，可以是单个整数、单个整数元组、或者是多个整数元组mode：填充模式，可以是常数、symmetric等

下面我们来进行测试：

2.1 一维数组填充

首先使用一维数组测试，代码如下：

array = np.array([1, 2, 3, 4, 5，6,7]) array2 = np.pad(a, (0, 5), 'constant', constant_values=(0, 0))

运行结果：array2 [1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0]

改为一下参数：

array2 = np.pad(array, (2, 5), 'constant', constant_values=(0, 0))

运行结果：array2 [0 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0] 前面填充两个0，后面填充5个0.

前面填充8，后面填充9：

array2 = np.pad(array, (2, 5), 'constant', constant_values=(8, 9))

运行结果：array2 [8 8 1 2 3 4 5 6 7 9 9 9 9 9]

2.2 二维数组填充

示例：

array=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]) array2 = np.pad(array, ((2, 5),(2, 5)), 'constant', constant_values=(8, 9)) print('array2',array2)

运行结果：

array2

[[8 8 8 8 8 9 9 9 9 9] [8 8 8 8 8 9 9 9 9 9] [8 8 1 2 3 9 9 9 9 9] [8 8 4 5 6 9 9 9 9 9] [8 8 7 8 9 9 9 9 9 9] [8 8 9 9 9 9 9 9 9 9] [8 8 9 9 9 9 9 9 9 9] [8 8 9 9 9 9 9 9 9 9] [8 8 9 9 9 9 9 9 9 9] [8 8 9 9 9 9 9 9 9 9]]

2.3 其他方式填充，边缘填充

除了常数模式之外，np.pad函数还支持其他几种填充模式，例如：

symmetric：对称填充，填充部分是源数组的镜像edge：边缘填充，以数组的边缘元素进行填充minimum/maximum：最小值/最大值填充，将数组填充至源数组的最小值或最大值

我们也可以结合使用多种填充模式，例如进行边缘填充：

array=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]) array2 = np.pad(array, ((2, 2),(2, 2)), mode='edge') print('array2',array2)

运行结果：array2

[[1 1 1 2 3 3 3] [1 1 1 2 3 3 3] [1 1 1 2 3 3 3] [4 4 4 5 6 6 6] [7 7 7 8 9 9 9] [7 7 7 8 9 9 9] [7 7 7 8 9 9 9]]

最大值填充：

array=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]) array2 = np.pad(array, ((2, 2),(2, 2)), mode='maximum') print('array2',array2)

运行结果：array2

[[9 9 7 8 9 9 9] [9 9 7 8 9 9 9] [3 3 1 2 3 3 3] [6 6 4 5 6 6 6] [9 9 7 8 9 9 9] [9 9 7 8 9 9 9] [9 9 7 8 9 9 9]]

对于边缘填充，我们还可以采用如下方法：

import numpy as np def array_expand(array,expand_size): # 获取原始数组尺寸 height, width = array.shape # 创建新的扩展后的数组 expanded_array = np.zeros((height + expand_size+1, width + expand_size+1), dtype=array.dtype) # 复制原始数组到新数组的内部区域 expanded_array[1:-1, 1:-1] = array # 将原数组的上下左右四周扩展 expanded_array[0, 1:-1] = array[0, :] # 复制第一行 expanded_array[-1, 1:-1] = array[-1, :] # 复制最后一行 expanded_array[1:-1, 0] = array[:, 0] # 复制第一列 expanded_array[1:-1, -1] = array[:, -1] # 复制最后一列 expanded_array[0, 0] = array[0, 0] # 左上角像素 expanded_array[0, -1] = array[0, -1] # 右上角像素 expanded_array[-1, 0] = array[-1, 0] # 左下角像素 expanded_array[-1, -1] = array[-1, -1] # 右下角像素 # 返回扩展后的数组 return expanded_array array=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]) windows_size=7 for i in range(0 ,windows_size//2): array = array_expand(array, 1) print(array)

windows_size是进行卷积运算时候窗口的大小。

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