数组转置和换轴

转置是一种特殊的数据重组形式，可以返回底层数据的视图而不需要复制任何内容。数组拥有transpose方法，也有特殊的T属性：

import numpy as np
arr = np.arange(15).reshape((3,5))

arr
array([[ 0,  1,  2,  3,  4],
       [ 5,  6,  7,  8,  9],
       [10, 11, 12, 13, 14]])

arr.T
array([[ 0,  5, 10],
       [ 1,  6, 11],
       [ 2,  7, 12],
       [ 3,  8, 13],
       [ 4,  9, 14]])

当进行矩阵计算时，你可能会经常进行一些特定操作，比如，当计算矩阵内积会使用np.dot：

np.dot(arr.T,arr)
array([[125, 140, 155, 170, 185],
       [140, 158, 176, 194, 212],
       [155, 176, 197, 218, 239],
       [170, 194, 218, 242, 266],
       [185, 212, 239, 266, 293]])

对于更高维度的数组，transpose方法方法可以接收包含轴编号的元组，用于置换轴：

arr  = np.arange(16).reshape((2,2,4))

arr
array([[[ 0,  1,  2,  3],
        [ 4,  5,  6,  7]],

       [[ 8,  9, 10, 11],
        [12, 13, 14, 15]]])
   
arr.transpose((1,0,2))
array([[[ 0,  1,  2,  3],
        [ 8,  9, 10, 11]],

       [[ 4,  5,  6,  7],
        [12, 13, 14, 15]]])    

在这里，轴已经被重新排序，使得原先的第二个轴变为第一个，原先的第一个轴变成第二个，最后一个轴并没有改变。

使用 .T 进行转置是换轴的一个特殊案例。ndarray有一个swapaxes方法，该方法接收一对轴编号作为参数，并对轴进行调整用于重组数据：

arr.swapaxes(1,2)
array([[[ 0,  4],
        [ 1,  5],
        [ 2,  6],
        [ 3,  7]],

       [[ 8, 12],
        [ 9, 13],
        [10, 14],
        [11, 15]]])

swapaxes返回的是数据的视图，而没有对数据进行复制。