Python中的矩阵转置

Question

我想为Python创建一个矩阵转置函数，但似乎无法使其工作。 假设我有一个

theArray = [['a','b','c'],['d','e','f'],['g','h','i']]

我希望我的函数能够产生

newArray = [['a','d','g'],['b','e','h'],['c', 'f', 'i']]

换句话说，如果我要将这个二维数组按列和行打印出来，我希望行变成列，列变成行。

我已经做了这个，但它不起作用。

def matrixTranspose(anArray):
    transposed = [None]*len(anArray[0])
    for t in range(len(anArray)):
        for tt in range(len(anArray[t])):
            transposed[t] = [None]*len(anArray)
            transposed[t][tt] = anArray[tt][t]
    print transposed

- Julio Diaz

Answer 1

Python 2:

>>> theArray = [['a','b','c'],['d','e','f'],['g','h','i']]
>>> zip(*theArray)
[('a', 'd', 'g'), ('b', 'e', 'h'), ('c', 'f', 'i')]

Python 3：

>>> [*zip(*theArray)]
[('a', 'd', 'g'), ('b', 'e', 'h'), ('c', 'f', 'i')]

- jfs

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如果你需要遍历结果，使用itertools的izip可以节省大数组的内存消耗。 - Antony Hatchkins

你如何让它返回子列表的列表，例如[['a', 'b', 'g'], ['d', 'e', 'h'], ['c', 'f', 'i']]而不是 [('a', 'd', 'g'), ('b', 'e', 'h'), ('c', 'f', 'i')]？ - acollection_

这段代码的作用是将二维列表theArray进行转置，即行变成列，列变成行。其中，map函数用于对theArray进行映射操作，list函数将zip函数返回的元组序列转化为列表形式。而zip(*theArray)则将二维列表进行解压缩，相当于把每一列分别打包为一个元组，再把所有元组组成一个序列。 - jfs

@AntonyHatchkins 在 Python 3.0 及以上版本中不需要这样做。在那里，zip 已经返回一个迭代器：https://docs.python.org/3.0/whatsnew/3.0.html#views-and-iterators-instead-of-lists - xuiqzy

@xuiqzy 我并不是没有意识到，但那是真的。 - Antony Hatchkins

Answer 2

>>> theArray = [['a','b','c'],['d','e','f'],['g','h','i']]
>>> [list(i) for i in zip(*theArray)]
[['a', 'd', 'g'], ['b', 'e', 'h'], ['c', 'f', 'i']]

列表生成器创建一个新的二维数组，其中包含列表项而不是元组。

- sqwerl

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这是正确的方式，如果你想将结果分配给一个变量（而不是直接遍历它），假设你想要列表而不是元组，如前所述。 - ASL

另一个选项（正如接受答案中的评论所暗示的那样）是：list(map(list, zip(*theArray))) - ASL

Answer 3

如果你的行不相等，你也可以使用 map:

>>> uneven = [['a','b','c'],['d','e'],['g','h','i']]
>>> map(None,*uneven)
[('a', 'd', 'g'), ('b', 'e', 'h'), ('c', None, 'i')]

编辑：在Python 3中，map的功能发生了变化，可以使用itertools.zip_longest代替：
来源：Python 3.0新特性

>>> import itertools
>>> uneven = [['a','b','c'],['d','e'],['g','h','i']]
>>> list(itertools.zip_longest(*uneven))
[('a', 'd', 'g'), ('b', 'e', 'h'), ('c', None, 'i')]

- bigjim

Answer 4

使用numpy会更加容易：

>>> arr = np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])
>>> arr
array([[1, 2, 3],
       [4, 5, 6],
       [7, 8, 9]])
>>> arr.T
array([[1, 4, 7],
       [2, 5, 8],
       [3, 6, 9]])
>>> theArray = np.array([['a','b','c'],['d','e','f'],['g','h','i']])
>>> theArray 
array([['a', 'b', 'c'],
       ['d', 'e', 'f'],
       ['g', 'h', 'i']], 
      dtype='|S1')
>>> theArray.T
array([['a', 'd', 'g'],
       ['b', 'e', 'h'],
       ['c', 'f', 'i']], 
      dtype='|S1')

- Irshad Bhat

Answer 5

您原来的代码出现问题是因为您每个元素都初始化了transpose[t]，而不是每行只初始化一次：

def matrixTranspose(anArray):
    transposed = [None]*len(anArray[0])
    for t in range(len(anArray)):
        transposed[t] = [None]*len(anArray)
        for tt in range(len(anArray[t])):
            transposed[t][tt] = anArray[tt][t]
    print transposed

这个方法是可行的，但有更多Pythonic的方法来完成相同的事情，包括@J.F.的zip应用程序。

- Ned Batchelder

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请注意，此实现不适用于具有不同行列数的矩阵。 - Vector

Answer 6

为了补充J.F. Sebastian的回答，如果你有一个长度不同的列表嵌套列表，请查看ActiveState的这篇很好的帖子。简而言之：

内置函数zip完成类似的工作，但是结果被截断为最短列表的长度，因此原始数据中的一些元素可能会丢失。

要处理长度不同的列表嵌套列表，请使用：

def transposed(lists):
   if not lists: return []
   return map(lambda *row: list(row), *lists)

def transposed2(lists, defval=0):
   if not lists: return []
   return map(lambda *row: [elem or defval for elem in row], *lists)

- Franck Dernoncourt

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这是一个很好的发现。然而，矩阵没有不同长度的列表。 - Olli

这取决于它们是如何存储的。 - Franck Dernoncourt

Answer 7

已经提交了“最佳”答案，但我想补充一下，您可以使用嵌套列表推导式，就像在Python教程中所看到的那样。

以下是获取转置数组的方法：

def matrixTranspose( matrix ):
    if not matrix: return []
    return [ [ row[ i ] for row in matrix ] for i in range( len( matrix[ 0 ] ) ) ]

- leetNightshade

Answer 8

这个将保留矩形形状，这样后续的转置才能得到正确的结果：

import itertools
def transpose(list_of_lists):
  return list(itertools.izip_longest(*list_of_lists,fillvalue=' '))

- Vanuan

Answer 9

你可以尝试使用列表推导式来实现，代码如下： matrix = [['a','b','c'],['d','e','f'],['g','h','i']] n = len(matrix) transpose = [[row[i] for row in matrix] for i in range(n)] print (transpose) 这段代码可以将一个二维矩阵进行转置。

- sharif_42

Answer 10

您可以使用Python的推导式来简单地完成它。

arr = [
    ['a', 'b', 'c'], 
    ['d', 'e', 'f'], 
    ['g', 'h', 'i']
]
transpose = [[arr[y][x] for y in range(len(arr))] for x in range(len(arr[0]))]

- rasoul poordelan

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虽然这可能是一个正确的答案，但如果没有解释它是如何解决原问题的，两行代码并不是非常有用。请提供您的答案细节。 - RyanNerd

当回答一个旧问题时，期望值很高。请不要发布低劣的解决方案，尤其是已经有其他更好的解决方案存在的情况下。 - Jean-François Fabre