处理numpy数组时赋值运算符中的指针行为？

Posted 2023-02-25

【中文标题】处理numpy数组时赋值运算符中的指针行为？

【英文标题】：Pointer-like behaviour in assignment operator when dealing with numpy arrays?

【发布时间】：2020-11-03 19:24:33

【问题描述】：

我偶然发现了赋值运算符 += 的一些奇怪行为，这完全让我感到困惑。看这段代码sn-p：

import numpy as np

def myalg(data, alpha, beta):

    adash=np.zeros(len(data))
    a=np.zeros_like(adash)
    a_=np.zeros_like(a)
    gain=1
    count=0

    while count<3:
        adash=adash+alpha*np.gradient(data)
        a_old=a
        print( a_old)
        #a+=alpha* (np.gradient(adash)+ alpha* data)
        a=a+alpha* (np.gradient(adash)+  alpha* data)
        print( a_old)
        a/=1+alpha*beta
        #a=a/(1+alpha*beta)
        print( a_old)
        a_=2*a-a_old
        
        gain=la.norm(a-a_old)
        count+=1 
        print(a)
        print(a_)
        print(adash)
        print(gain)

data=np.arange(6)
myalg(data, alpha=0.4, beta=0.25)

我原以为将“cmets”之一交换为上述替代行时不会发生任何变化。虽然a-array 在每种情况下确实是相同的，但代码确实改变了a_old： 选择a=a+... 时，a_old 保持不变，无论下面选择a/= 或a=a/... 中的哪一个。 在a+= 987654329 @时，a_old的行为a。所以print(a_old) 每次被调用时都会产生a 的值，直到a 被明确地分配一个新值（例如a= a/...，而不是像+=, -=, *=, /= 这样的赋值运算符）。

那么为什么数组会发生这种情况？

编辑：我知道它是如何发生的，但我不明白为什么会发生这种情况。 为什么这种行为不会发生，例如整数还是浮点数？

【问题讨论】：

您可以使用a_old = aprint(a_old)，但此时a_old 尚未定义。这应该会导致 UnboundLocalError。还有什么是aprint？请注意，a += ... 会就地修改数组，而a = a + ... 会创建一个新副本。

我在您的代码中看不到任何 a*=... 或 a=a*...。描述不清楚。

y=x 不进行复制。 y 引用与 x 相同的对象。如果y 发生突变，您也会看到x 的变化。数字是不可变的，数组（和列表）是可变的。

【参考方案1】：

请查看每行的 cmets 以了解行为不同的原因（注意：缩进是为了清楚起见，而不是为了编码）：

#This points to `a`
a_old=a
print(a_old)

    #This changes `a` inplace so `a_old` will change too
    a+=alpha* (np.gradient(adash)+ alpha* data)
    
    #This creates a NEW `a`, therefore `a_old` will not change
    a=a+alpha* (np.gradient(adash)+  alpha* data)

print(a_old)

    #if you have used `a+=..` this changes `a` inplace again and so `a_old`
    #if you have used `a=a+..` this changes the NEW `a` and NOT the `a_old`
    a/=1+alpha*beta

    #this creates yet another NEWER `a` 
    #and hence `a_old` does not change beyond the LAST print
    a=a/(1+alpha*beta)

print(a_old)

【讨论】：

对 */-混淆感到抱歉，为了清楚起见，我对其进行了编辑。我已经意识到导致这种行为的过程，但是我不明白为什么其他对象（如浮点数/整数）不是这种情况......

因为 float/int 数据类型不是指针，它总是在原地改变。虽然数组对象是指针，并且当您更改指针时，对象也会更改（指向内存中的不同位置）。另外，请查看***.com/help/someone-answers，了解如何接受关于 SO 的答案。谢谢

@Ehsan，我认为您的意思是浮点/整数数据类型 从不 就地更改。只有可变类型（如数组）可以就地更改。请注意，对于要就地更改的变量，该变量的id()（即它在内存中的位置）保持不变，而变量的内容会发生变化。