NumPy如何管理数组视图的偏移？以矩阵切片为例

假设我们有一个2×3的矩阵[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]，执行以下代码：

>>> import numpy as np
>>> a = np.arange(1, 7).reshape(2, 3)
>>> a.shape
(2, 3)
>>> a.strides
(24, 8)

将a[1]赋值给变量b（即[4, 5, 6]），已知b是a的视图，b.base与a的底层数组一致，但shape和strides已改变：

>>> b = a[1]
>>> b.base
array([1, 2, 3, 4, 5, 6])
>>> b.shape
(3,)
>>> b.strides
(8,)

问题 #

NumPy如何让b从a的元素4开始？np.array的哪个属性存储了该信息？

解答 #

这个起始位置的信息通过字节偏移量存储，你可以通过以下两个属性查看：

1. b.data.offset
   直接获取视图相对于底层数组的字节偏移量：

   >>> b.data.offset
   24
   

   示例中使用的是int64类型数组（每个元素占8字节），24字节对应3个元素的偏移，正好指向原数组中值为4的元素位置。

2. b.__array_interface__
   这是NumPy数组的标准接口，其中data元组的第一个元素是视图数据的起始内存地址，该地址等于底层数组的起始地址加上上述偏移量：

   >>> b.__array_interface__['data']
   (原数组起始地址 + 24, False)
   

NumPy通过这个偏移量，结合视图的strides和shape属性，从底层数组的对应位置读取数据，从而构建出视图b。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者hidetatz