如何初始化NumPy数组并使用固定序列预填充为指定形状？

想初始化一个NumPy数组，并用固定序列[0,1,2,...,9]预填充成5行10列的二维数组，尝试用fill方法时出现报错，具体操作及错误信息如下：

>>> import numpy as np
>>> c = np.empty(5)
>>> c
array([0.0e+000, 9.9e-324, 1.5e-323, 2.0e-323, 2.5e-323])
>>> np.array(list(range(0,10,1)))
array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

>>> c.fill(np.array(list(range(0,10,1))))
TypeError: only length-1 arrays can be converted to Python scalars

The above exception was the direct cause of the following exception:

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: setting an array element with a sequence.

>>> c.fill([np.array(list(range(0,10,1)))])
TypeError: float() argument must be a string or a real number, not 'list'

The above exception was the direct cause of the following exception:

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: setting an array element with a sequence.

期望得到的结果：

array([[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],
       [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],
       [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],
       [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],
       [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]])

问题原因 #

np.empty(5)创建的是一维数组，每个元素为标量类型；而fill方法仅支持传入单个标量值，无法直接处理长度大于1的数组或序列，因此触发类型错误。同时你需要的是二维数组，初始创建的数组形状本身就不符合需求。

解决方法 #

方法1：先创建正确形状的数组，再广播赋值

import numpy as np
# 创建5行10列的空数组
c = np.empty((5, 10))
# 定义要填充的目标序列
target_seq = np.arange(10)
# 利用NumPy广播特性，将每行赋值为目标序列
c[:] = target_seq

方法2：用np.tile复制序列

tile函数可将目标序列重复指定次数，直接生成所需数组：

target_seq = np.arange(10)
c = np.tile(target_seq, (5, 1))  # (5,1)表示沿行方向重复5次，列方向重复1次

方法3：用np.full结合广播

full函数可直接创建指定形状的数组，并用目标序列填充（依赖广播机制）：

c = np.full((5, 10), np.arange(10))

以上三种方法都能生成你期望的二维数组。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Majoris