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NumPy 函数用法详解：np.full 和 np.concatenate

news 来源：原创 2025/4/30 7:41:09

## 一、`np.full` 函数：快速创建指定值填充的数组

### 功能
`np.full` 用于生成一个指定形状（shape）和数据类型（dtype）的数组，所有元素均填充为用户指定的固定值 [[3]][[8]]。

### 语法
```python
np.full(shape, fill_value, dtype=None)

shape：数组形状，可以是整数（一维数组）或元组（多维数组），例如 (3, 4) 表示 3 行 4 列 [[8]]。
fill_value：填充数组的固定值，例如 1、0.5 或字符串 "Hello"。
dtype：可选参数，指定数组的数据类型（默认与 fill_value 类型一致）。

示例

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import numpy as np

# 创建 2x3 数组，所有元素为 5
arr = np.full((2, 3), 5)
print(arr)
# 输出：
# [[5 5 5]
#  [5 5 5]]

# 创建包含浮点数的 1x4 数组
arr_float = np.full(4, 3.14)
print(arr_float)  # 输出：[3.14 3.14 3.14 3.14]

应用场景

初始化占位数组：在机器学习中，常用于生成全 1 的列向量（如添加偏置项）[[3]]。
快速生成测试数据：填充固定值以验证算法逻辑。

二、`np.concatenate` 函数：灵活拼接数组

功能

np.concatenate 沿指定轴（axis）将多个数组合并为一个新数组 [[7]][[9]]。要求所有输入数组在非拼接轴上的维度必须一致。

语法

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np.concatenate((a1, a2, ...), axis=0)

a1, a2, ...：需要拼接的数组序列，需保证形状兼容 [[9]]。
axis：拼接轴方向，默认 axis=0（垂直拼接），axis=1 表示水平拼接 [[7]]。

示例

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import numpy as np

# 垂直拼接（沿 axis=0）
a = np.array([[1, 2], [3, 4]])
b = np.array([[5, 6]])
result = np.concatenate((a, b), axis=0)
print(result)
# 输出：
# [[1 2]
#  [3 4]
#  [5 6]]

# 水平拼接（沿 axis=1）
c = np.array([[7], [8], [9]])
result = np.concatenate((a, c), axis=1)
print(result)
# 输出：
# [[1 2 7]
#  [3 4 8]]

注意事项

形状兼容性：若 axis=1，所有数组的行数必须相同；若 axis=0，列数必须相同 [[7]]。
替代函数：np.append 是 np.concatenate 的简化版，但效率较低，推荐优先使用 concatenate [[7]]。

三、联合使用场景

在机器学习中，np.full 和 np.concatenate 常结合使用。例如，为特征矩阵 X 添加全 1 的偏置列：

Python复制

X = np.random.rand(100, 5)  # 100 个样本，5 个特征
bias = np.full((X.shape[0], 1), 1)  # 生成全 1 列向量 [[3]]
X_with_bias = np.concatenate([X, bias], axis=1)  # 拼接后形状为 (100, 6)