numpy meshgrid与moveaxis结合后索引变化异常的原因咨询

代码示例 #

import numpy as np

def mesh(l):
    g = np.array(np.meshgrid(*l))
    return np.moveaxis(g, 0, -1)

mesh([[1,2],[3,4],[5,6]])

实际输出 #

array([[[[1, 3, 5],
         [1, 3, 6]],

        [[2, 3, 5],
         [2, 3, 6]]],


       [[[1, 4, 5],
         [1, 4, 6]],

        [[2, 4, 5],
         [2, 4, 6]]]])

疑问 #

为何输出中第三个索引（对应输入的[5,6]）先发生变化，随后才是第一个索引（对应输入的[1,2]）？预期的输出顺序应为[1, 3, 5]、[1, 3, 6]、[1, 4, 5]等，咨询该现象的原因。

核心原因是numpy.meshgrid的**默认索引模式（'xy'模式）**导致的：

1. meshgrid的默认行为
   调用np.meshgrid(*l)等价于np.meshgrid([1,2], [3,4], [5,6])。在默认的'xy'笛卡尔坐标模式下，meshgrid会把第一个输入参数当作x轴（最后一个变化的维度），第二个当作y轴（倒数第二个变化的维度），第三个当作z轴（最先变化的维度）。

2. 初始网格的维度逻辑
   生成的初始数组g形状为(3, 2, 2, 2)：

   • g[0]对应输入的[1,2]，仅在最后一个维度上变化
   • g[1]对应输入的[3,4]，仅在倒数第二个维度上变化
   • g[2]对应输入的[5,6]，仅在倒数第三个维度上变化

3. moveaxis后的顺序
   执行np.moveaxis(g, 0, -1)后，数组形状变为(2,2,2,3)，每个位置的三个值对应(x,y,z)。此时遍历数组时，会先遍历z轴（第三个输入）的所有值，再遍历y轴，最后遍历x轴，就出现了你看到的输出顺序。

解决方法：使用'ij'索引模式 #

如果想要按输入列表的顺序优先变化（先第一个输入，再第二个，最后第三个），只需在调用meshgrid时指定indexing='ij'：

import numpy as np

def mesh(l):
    g = np.array(np.meshgrid(*l, indexing='ij'))
    return np.moveaxis(g, 0, -1)

mesh([[1,2],[3,4],[5,6]])

此时输出就会符合你预期的顺序。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mizar