N-D陣列使用示例

Question

當我開始學習numpy時，我感到很驚訝，那裏有N維數組。我是一名程序員，我認爲沒有人使用超過二維數組。其實我甚至無法超越二維數組。我不知道如何思考3D，4D，5D陣列或更多。我不知道在哪裏使用它們。

您能否給我舉例說明3D，4D，5D ...等陣列在哪裏使用？如果一個人使用numpy.sum(array, axis=5) 5D陣列會發生什麼？

Answer 1

實際應用很難想出，但我可以給你一個簡單的3D例子。

想象一下，將3D世界（例如遊戲或模擬）分成相同大小的立方體。每個立方體都可以包含某種特定的值（一個很好的例子就是氣候建模的溫度）。矩陣然後可以用於進一步的操作（簡單的計算它的移調，它的行列式等）。

我最近有一個任務，涉及在二維空間建模流體動力學。我可以很容易地將它擴展到3D工作，這需要我使用3D矩陣。

您可能還希望進一步擴展矩陣來迎合時間，這將使他們成爲4D。最後，它真的歸結爲你正在處理的具體問題。

然而，作爲結束註釋，2D矩陣仍然用於3D圖形（您使用4x4增廣矩陣）。

Answer 2

例如，3D陣列可用於表示電影，即隨時間變化的2D圖像。 對於給定的時間，前兩個軸將給出圖像中像素的座標，相應的值將給出該像素的顏色或灰度級。第三軸代表時間。對於每個時間段，您都有完整的圖像。

在這個例子中，numpy.sum（數組，軸= 2）將在給定像素中集成曝光。如果你想到在低光照條件下拍攝的電影，你可以考慮做一些這樣的事情，以便能夠看到任何東西。

Answer 3

幾個簡單的例子是：

• 的表示爲三維n x m x p矩陣p - 載體，甲n x m 2D陣列，正如從計算圖像的梯度值的
• 一種3D網格可能導致，如體積紋理
• 這些可以即使在這種情況下，你得到一個4D矩陣
• 與圖形範例住卷的梯度的情況下被組合，添加時間增加了一個額外夢詩離子，所以隨時間變化的3D梯度紋理將5D

numpy.sum(array, axis=5)不適用於一個5D-陣列（如軸從0開始）

Answer 4

有這樣的例子很多...的你試圖表示它的方式可能是錯誤的，我們舉一個簡單的例子：

• 你有盒子和盒子存儲N項。您最多可以在每個框中存儲100個項目。
• 您已將貨架組織在貨架上。貨架允許您存儲M個箱子。您可以通過索引識別每個框。
• 所有的貨架都在3層倉庫。因此，您可以使用3個數字識別任何貨架：行，列和地板。

然後通過：行，列，樓層和貨架上的索引來標識一個框。

一個項目標識爲：行，列，層，索引在貨架上，索引在框中。

基本上，一種方法（不是最好的......）來模擬這個問題將是使用5D陣列。

Answer 5

它們非常適用於科學計算。現在，例如，我正在模擬輸出4D數組中的數據：具體爲

|時間| x位置| y-position | z位置|。

幾乎每個現代的空間模擬都將使用多維陣列，以及計算機遊戲的編程。