numpy中的vstack和hstack

numpy中的vstack和hstack

vstack和hstack都是numpy中用于合并两个小数组的函数。他们俩不仅名字很像，用法也很像，所以很容易搞混。
首先需要明确几个共性：

1. 两个函数都只接收一个参数：vstack(tup)和hstack(tup)。但是，正如前面说到的，这两个函数是用于合并两个数组的，所以我们需要传递两个数组。于是vstack和hstack接收一个元组，这个元组有两个元素，分别是需要操作的两个数组。
   用法如vstack((list1, list2))。两个括号奥。
2. 在使用vstack时，要求“行数”一致（即第一维大小相等）；使用hstack时，要求“列数”，否则有error。
3. 输入两个数组如果是一维的（N），则会先被升维（1，N）。其他维度则不做升维处理。

再看看二者的不同之处。
先从名字来理解，stack有“堆叠”的意思，而v指vertical——“垂直的”，h指horizontal——“水平的”。也就是说vstack是“垂直地堆叠”，hstack是“水平地堆叠”。

好了，接下来通过几个例子进一步了解一下vstack和hstack。

import numpy as np

if __name__ == '__main__':
    ls1 = [1,2,3]
    ls2 = [4,5,6]
    ls3 = [[1,2], [3,4]]
    ls4 = [[5,6], [7,8]]
    ls5 = [[[1],[2]], [3,4]]
    ls6 = [[[5],[6]], [7,8]]

    print(np.vstack((ls1, ls2)))
    print(np.hstack((ls1, ls2)))
    print(np.vstack((ls3, ls4)))
    print(np.hstack((ls3, ls4)))
    print(np.vstack((ls5, ls6)))
    print(np.hstack((ls5, ls6)))

上面程序的输出：

[[1 2 3]
 [4 5 6]]
 
[1 2 3 4 5 6]

[[1 2]
 [3 4]
 [5 6]
 [7 8]]
 
[[1 2 5 6]
 [3 4 7 8]]
 
[[list([1]) list([2])]
 [3 4] 
 [list([5]) list([6])]
 [7 8]]
 
[[list([1]) list([2]) list([5]) list([6])]
 [3 4 7 8]]

乍一看可能不好理解，一维数组和多维数组的处理方式并不相同。但是从上面的程序我们不难发现，我们只需要将一维的数组升维到二维，就可以将两种处理方式统一：
可以将数组都看成“二维”，只不过高维数组的元素仍是数组。

• vstack：按索引取出每个元素，“并排”放入新的数组。
  如$[1,2]$和$[3,4]$，就会变成
  $$\begin{gathered} [1,2] \\ [3,4] \end{gathered}$$
  当然，在数组中会以逗号分隔
• hstack：按索引取出每个元素，“合并”放入新的数组。
  如$[1,2]$和$[3,4]$，就会变成
  $$[1,2,3,4]$$
  当然，在数组中会以逗号分隔

需要特别注意的是

np.hstack((ls1, ls2))

这一个，在升维得到结果后，如果仍是（1，N）维的，就变回（N）维。