結(jié)構(gòu)體數(shù)組

在C語言中我們可以通過struct關(guān)鍵字定義結(jié)構(gòu)類型，結(jié)構(gòu)中的字段占據(jù)連續(xù)的內(nèi)存空間，每個結(jié)構(gòu)體占用的內(nèi)存大小都相同，因此可以很容易地定義結(jié)構(gòu)數(shù)組。和C語言一樣，在NumPy中也很容易對這種結(jié)構(gòu)數(shù)組進行操作。只要NumPy中的結(jié)構(gòu)定義和C語言中的定義相同，NumPy就可以很方便地讀取C語言的結(jié)構(gòu)數(shù)組的二進制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為NumPy的結(jié)構(gòu)數(shù)組。假設(shè)我們需要定義一個結(jié)構(gòu)數(shù)組，它的每個元素都有name, age和salary字段。在NumPy中可以如下定義：

import numpy as np MyType=np.dtype({'names':['name','age','salary'],'formats':['S32','i','f']#必須加s，且S大寫 }) a=np.array([("tang",23,130.2),("wang",22,100.2)], dtype=MyType) #或者Data=np.array([(‘zero’,0.,0.)]*10,dtype=MyType) #創(chuàng)建Data[2] #Date[0]['name']="tang"

我們先創(chuàng)建一個dtype對象persontype，通過其字典參數(shù)描述結(jié)構(gòu)類型的各個字段。字典有兩個關(guān)鍵字：names，formats。每個關(guān)鍵字對應(yīng)的值都是一個列表。names定義結(jié)構(gòu)中的每個字段名，而formats則定義每個字段*的類型：

• S32 : 32個字節(jié)的字符串類型，由于結(jié)構(gòu)中的每個元素的大小必須固定，因此需要指定字符串的
  長度
• i : 32bit的整數(shù)類型，相當(dāng)于np.int32
• f : 32bit的單精度浮點數(shù)類型，相當(dāng)于np.float32
  然后我們調(diào)用array函數(shù)創(chuàng)建數(shù)組，通過關(guān)鍵字參數(shù)dtype=MyType， 指定所創(chuàng)建的數(shù)組的元素類
  型為結(jié)構(gòu)MyType。運行上面程序之后，我們可以在IPython中執(zhí)行如下的語句查看數(shù)組a的元素類
  型

a.dtype

結(jié)果顯示：

dtype([('name', 'S32'), ('age', '<i4'), ('salary', '<f4')])

這里我們看到了另外一種描述結(jié)構(gòu)類型的方法： 一個包含多個組元的列表，其中形如(字段名, 類型描述) 的組元描述了結(jié)構(gòu)中的每個字段。類型描述前面為我們添加了 '<'字符，這些字符用來描述字段值的字節(jié)順序：

• <:低位字節(jié)在前
• >:高位字節(jié)在前

結(jié)構(gòu)數(shù)組的存取方式和一般數(shù)組相同，通過下標(biāo)能夠取得其中的元素，注意元素的值看上去像是組元，實際上它是一個結(jié)構(gòu)：

a[0]

結(jié)果顯示：

(b'tang', 23, 130.2) a[0].dtype

結(jié)果顯示：

dtype([('name', 'S32'), ('age', '<i4'), ('salary', '<f4')])

a[0]是一個結(jié)構(gòu)元素，它和數(shù)組a共享內(nèi)存數(shù)據(jù)，因此可以通過修改它的字段，改變原始數(shù)組中的對應(yīng)字段：

c=a[0] c["name"]="Lian"#修改元素屬性 a[0]["name"]

結(jié)果顯示：

b'Lian'

結(jié)構(gòu)像字典一樣可以通過字符串下標(biāo)獲取其對應(yīng)的字段值：

a[1]["name"]

結(jié)果顯示：

b'wang'

我們不但可以獲得結(jié)構(gòu)元素的某個字段，還可以直接獲得結(jié)構(gòu)數(shù)組的字段，它返回的是原始數(shù)組的視圖，因此可以通過修改b[0]改變a[0][’‘a(chǎn)ge’’]：

b=a[:]["salary"]#或者a["salary"] b

結(jié)果顯示：

array([130.2, 100.2], dtype=float32)

通過調(diào)用a.tostring或者a.tofile方法，可以直接輸出數(shù)組a的二進制形式：

a.tofile("test.bin")

內(nèi)存對齊

C語言的結(jié)構(gòu)體為了內(nèi)存尋址方便，會自動的添加一些填充用的字節(jié)，這叫做內(nèi)存對齊。例如如果把下面的name[32]改為name[30]的話，由于內(nèi)存對齊問題，在name和age中間會填補兩個字節(jié)，最終的結(jié)構(gòu)體大小不會改變。因此如果numpy中的所配置的內(nèi)存大小不符合C語言的對齊規(guī)范的話，將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯位。為了解決這個問題，在創(chuàng)建dtype對象時，可以傳遞參數(shù)align=True，這樣numpy的結(jié)構(gòu)數(shù)組的內(nèi)存對齊和C語言的結(jié)構(gòu)體就一致了。

#include <stdio.h>struct person {char name[32];int age;float weight; };struct person p[2];void main () {FILE *fp;int i;fp=fopen("test.bin","rb");fread(p, sizeof(struct person), 2, fp);fclose(fp);for(i=0;i<2;i++)printf("%s %d %f\n", p[i].name, p[i].age, p[i].weight);getchar(); }

用下面的字典參數(shù)也可以定義結(jié)構(gòu)類型，字典的關(guān)鍵字為結(jié)構(gòu)中字段名，值為字段的類型描述，但是由于字典的關(guān)鍵字是沒有順序的，因此字段的順序需要在類型描述中給出，類型描述是一個組元，它的第二個值給出字段的字節(jié)為單位的偏移量，例如age字段的偏移量為25個字節(jié)：

np.dtype({"name":('S25',0),"age":(np.uint8,25)})

結(jié)果顯示：

dtype([('name', 'S25'), ('age', 'u1')]) 與50位技術(shù)專家面對面20年技術(shù)見證，附贈技術(shù)全景圖

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的用python实现结构体数组的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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