¿Cómo concatenar dos matrices NumPy bidimensionales?

Python es un lenguaje de programación potente y versátil que se utiliza ampliamente en informática científica, análisis de datos y aprendizaje automático. Una de las bibliotecas clave que hace que Python sea tan útil para estos campos es NumPy. NumPy proporciona potentes herramientas para trabajar con matrices, que son esenciales para muchas tareas informáticas científicas. En este artículo, exploraremos cómo concatenar dos matrices NumPy bidimensionales usando Python.

Si alguna vez ha trabajado con matrices en Python, sabrá lo útiles que pueden resultar para almacenar y manipular grandes cantidades de datos. Sin embargo, es posible que necesites combinar dos matrices en una única matriz más grande. Aquí es donde entra en juego la concatenación de matrices. En este tutorial, le mostraremos cómo concatenar dos matrices NumPy bidimensionales en Python usando dos métodos diferentes. ¡Entonces empecemos!

¿Cómo concatenar dos matrices NumPy bidimensionales?

La concatenación es el proceso de combinar dos o más cadenas, matrices u otras estructuras de datos en una sola entidad. Implica unir el contenido de dos o más cadenas o matrices para crear una nueva cadena o matriz.

Existen varios métodos para concatenar una matriz NumPy bidimensional. Profundicemos en ellos uno por uno.

Método 1: usar np.concatenate()

La función np.concatenate() toma una secuencia de matrices como primer argumento, que podría ser una tupla, una lista o cualquier iterable que contenga las matrices que se van a concatenar. También podemos especificar el eje a lo largo del cual queremos concatenar las matrices, que podría ser 0 (para concatenación vertical) o 1 (para concatenación horizontal).

Ejemplo

A continuación se muestra un ejemplo del uso de np.concatenate() para concatenar dos matrices NumPy bidimensionales horizontalmente:

import numpy as np

# create two 2D arrays
arr1 = np.array([[1, 2], [3, 4]])
arr2 = np.array([[5, 6], [7, 8]])

# concatenate horizontally
arr3 = np.concatenate((arr1, arr2), axis=1)

# print the concatenated array
print(arr3)

Producción

[[1 2 5 6]
 [3 4 7 8 ]]

En este ejemplo anterior, primero creamos dos matrices 2D arr1 y arr2 usando la función np.array(). Luego, usamos np.concatenate() para concatenar estas matrices horizontalmente a lo largo del segundo eje (eje=1). La matriz concatenada resultante arr3 contiene todos los elementos de arr1 y arr2 dispuestos horizontalmente. Tenga en cuenta que hemos especificado axis=1 para concatenar las matrices horizontalmente, y la matriz concatenada resultante tiene el mismo número de filas que las matrices de entrada.

Ejemplo

También podemos usar np.concatenate() para concatenar dos matrices NumPy bidimensionales verticalmente especificando axis=0. Aquí hay un ejemplo:

import numpy as np

# create two 2D arrays
arr1 = np.array([[1, 2], [3, 4]])
arr2 = np.array([[5, 6], [7, 8]])

# concatenate vertically
arr3 = np.concatenate((arr1, arr2), axis=0)

# print the concatenated array
print(arr3)

Producción

[[1 2]
 [3 4]
 [5 6]
 [7 8]]

En este ejemplo de código anterior, creamos nuevamente dos matrices 2D arr1 y arr2 usando la función np.array(), y luego usamos np.concatenate() para concatenar estas matrices verticalmente a lo largo del primer eje (eje=0). La matriz concatenada resultante arr3 contiene todos los elementos de arr1 y arr2 dispuestos verticalmente. Tenga en cuenta que hemos especificado axis=0 para concatenar las matrices verticalmente, y la matriz concatenada resultante tiene el mismo número de columnas que las matrices de entrada.

Método 2: usar np.vstack() y np.hstack()

Además de la función np.concatenate(), NumPy proporciona otras dos funciones que se pueden usar para concatenar matrices bidimensionales: np.vstack() y np.hstack(). Estas funciones están diseñadas específicamente para la concatenación vertical y horizontal, respectivamente.

np.vstack(): Esta función se puede utilizar para apilar dos matrices bidimensionales verticalmente. Toma una tupla de matrices como entrada y devuelve una nueva matriz con las matrices de entrada apiladas verticalmente. La forma de la matriz resultante es (m+n, k), donde myn son el número de filas en las matrices de entrada y k es el número de columnas.

Ejemplo

A continuación se muestra un ejemplo que utiliza el método np.vstack() para concatenar dos matrices bidimensionales:

import numpy as np

# Creating two 2-dimensional arrays
array1 = np.array([[1, 2], [3, 4]])
array2 = np.array([[5, 6], [7, 8]])

# Stacking the two arrays vertically
result = np.vstack((array1, array2))

print("Array 1:")
print(array1)

print("\nArray 2:")
print(array2)

print("\nResult after vertical concatenation:")
print(result)

Producción

Array 1:
[[1 2]
 [3 4]]

Array 2:
[[5 6]
 [7 8]]

Result after vertical concatenation:
[[1 2]
 [3 4]
 [5 6]
 [7 8]]

Como puede ver arriba, el resultado de la matriz concatenada resultante tendrá la forma (4, 2) y los elementos de la matriz1 aparecerán primero, seguidos de los elementos de la matriz2. La función np.vstack() apila matrices verticalmente, lo que significa que las matrices se colocan una encima de la otra.

np.hstack(): Esta función se puede utilizar para apilar dos matrices bidimensionales horizontalmente. Toma una tupla de matrices como entrada y devuelve una nueva matriz con las matrices de entrada apiladas horizontalmente. La forma de la matriz resultante es (m, n+p), donde m es el número de filas en las matrices de entrada y n y p son los números de columnas en la primera y segunda matriz, respectivamente.

Ejemplo

Aquí hay un ejemplo que demuestra el uso de np.hstack():

import numpy as np

# Creating two 2-dimensional arrays
array1 = np.array([[1, 2], [3, 4]])
array2 = np.array([[5, 6], [7, 8]])

# Stacking the two arrays horizontally
result = np.hstack((array1, array2))

print("Array 1:")
print(array1)

print("\nArray 2:")
print(array2)

print("\nResult after horizontal concatenation:")
print(result)

Producción

Array 1:
[[1 2]
 [3 4]]

Array 2:
[[5 6]
 [7 8]]

Result after horizontal concatenation:
[[1 2 5 6]
 [3 4 7 8]]

Como puede observar en el resultado, la matriz concatenada resultante también es una matriz NumPy bidimensional con una forma de (2, 4). Las dos primeras columnas de la matriz concatenada contienen los elementos de 'matriz1' y las dos últimas columnas contienen los elementos de 'matriz2'.

Conclusión

En este artículo, exploramos dos métodos para concatenar dos matrices bidimensionales usando Numpy: np.concatenate() y np.vstack()/np.hstack(). Proporcionamos ejemplos para cada uno de los métodos, demostrando cómo concatenar dos matrices bidimensionales horizontal y verticalmente usando estas funciones. Estos métodos pueden resultar muy útiles para combinar matrices y trabajar con grandes cantidades de datos en tareas de informática científica, análisis de datos y aprendizaje automático.