【Python】实现M行N列的矩阵转置

说明

当我们使用 JAVA或者C语言 对矩阵a进行矩阵转置时，主要思路是：先获得矩阵a的行M和列N，然后再生成一个b[N][M]的矩阵，最后执行b[N][M]=a[M][N]操作。那么对于Python语言应该如何进行矩阵的转置呢？

解决方法

1. 预定义一个存放矩阵a[M][N]的转置矩阵b[N][M]

首先我们当然可以使用和JAVA，C语言相同的办法解决这个问题.预定义一个存放矩阵a[M][N]的转置矩阵b[N][M]

a = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9], [10, 11, 12], [13, 14, 15]]
"""预定义一个存放a转置的空间:b=[[],[],[]]"""
b = [[] for col in range(len(a[0]))]
"""转置"""
for row in range(len(a)):
    for col in range(len(a[0])):
        b[col].append(a[row][col])  # a矩阵的列是b矩阵的行
print(b)

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2. 使用 列表生成式 进行矩阵的转换：

首先考虑第一种预先定义一块转置矩阵存储空间的方法，类似于：

b = [[0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0]]
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如果想要使用列表生成式来形成上面的b矩阵，可以先生成三行，再在每一行生成5个0。
生成行的列表生成式1是：

[[] for col in range(len(a[0]))]
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在每一行生成0的列表生成式2是：

[0 for row in range(len(a))]
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如果将上面两个生成式嵌套在一起，得到列表生成式3：

b = [[0 for row in range(len(a))] for col in range(len(a[0]))]
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就可以得到下面的预存储矩阵空间：

b = [[0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0]]
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那么问题来了：
我们能不能把列表生成式2中的0直接更改为我们的a矩阵转置之后的元素值呢？
答案是可以的，于是就得到了列表生成式4：

c = [[a[row][col] for row in range(len(a))] for col in range(len(a[0]))]
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使用列表生成式4可以直接得到a矩阵的转置

3. 使用 zip()函数，map()函数，解包 的组合来实现矩阵转置：

zip()函数：
它可以将多个序列（列表、元组、字典、集合、字符串以及 range() 区间构成的列表）“压缩”成一个 zip 对象。所谓“压缩”，其实就是将这些序列中对应位置的元素重新组合，生成一个个新的元组。
map()函数：
会根据提供的函数对指定序列做映射。
第一个参数 function 以参数序列中的每一个元素调用 function 函数，返回包含每次 function 函数返回值的新列表。

解包：

解包就是把一个容器拆开、分解，在Python中的解包是自动完成的。

zip()和map()都是常用的函数，而解包不常见，现在对解包做解释：

1. 任何可迭代对象都可以解包

2. 解包的使用方法是在可迭代对象的前面加*，解包分为一个*解包，和两个 *解包，两个*解包只能出现在字典中

3. 所谓解包，就是剥去外衣，留下核心，例如：
   对以下可迭代对象解包的结果：

列表：

d = [1,2,3]
print(*d)   # 结果：1，2，3
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字符串：

d = 'abcd'
print(*d)	# 结果：a b c d
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字典：
使用一个*对字典解包：

d = {'f': 1, 'b': 2, 'c': 3}
print(*d)	# 结果：f b c
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使用两个*对字典解包：

d = {'f': 1, 'b': 2, 'c': 3}
def fun(f, b, c):
    print(f, b, c)
fun(**d)	# 结果：1 2 3
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注意：使用一个*对字典解包，得到的是字典的key值。而使用两个*对字典解包时，得到的是去掉大括号之后的key:value,key:value,...(我的理解，如果错误请指正)
所以如果使用print()函数直接打印print(**d)会报：invalid keyword argument for print()的错误。
所以：对字典两个*的解包一般用于函数参数的传递，并且要求被解包的字典的键名(key)和函数的形参名字相同。例如上面对字典解包的例子。

有了上面的知识支持，现在就可以进行矩阵的转置了,最终代码是：

d = list(map(list,zip(*a)))
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