NumPy: Concatenar matrices con vectores en NumPy

Para unir el contenido de varias matrices de NumPy se puede recurrir a la función concatenate(), con la que fácilmente se puede concatenar matrices con matrices. Pero en el caso de que sea necesario concatenar matrices con vectores es necesario usar un truco para ello.

Como no concatenar matrices con vectores en NumPy

Posiblemente, después de aprender como se tiene que utilizar la función concatenate() para unir dos matrices, lo primero que se puede intentar para combinar una matriz con un vector sea algo como lo siguiente

import numpy as np

vec = np.array([10, 10, 10])
mat = np.array([[1, 2, 3],
                [4, 5, 6],
                [7, 8, 9]])

np.concatenate((mat, vec))

ValueError: all the input arrays must have same number of dimensions, but the array at index 0 has 2 dimension(s) and the array at index 1 has 1 dimension(s)

Esperando conseguir una nueva matriz de 4 por 3 con el vector en la última fila, pero lo que se obtiene es un error. Esto es así porque las dimensiones de los dos objetos no coinciden, uno es una matriz de 3 por 3 y el otro es un vector.

El método para concatenar matrices con vectores en NumPy

Para solucionar el problema solamente deberemos convertir el vector en una matriz.

import numpy as np

vec = np.array([10, 20, 30])
mat = np.array([[1, 2, 3],
                [4, 5, 6],
                [7, 8, 9]])

np.concatenate((mat, [vec]))

array([[ 1,  2,  3],
       [ 4,  5,  6],
       [ 7,  8,  9],
       [10, 20, 30]])

Con lo que se obtiene ya el resultado esperado, la matriz de 3 por cuatro con el vector como última fila. Ahora, en el caso de que se desee concatenar el vector como una columna es necesario realizar algunas tareas adicionales. Además de indicar a la función que se concatene por columnas, para lo que se debe usar el parámetro axis, hay que convertir el vector en una matriz columna mediante el uso del operador transponer (T). Esto es, se puede usar el siguiente código

np.concatenate((mat, np.array([vec]).T), axis=1)

array([[ 1,  2,  3, 10],
       [ 4,  5,  6, 20],
       [ 7,  8,  9, 30]])

Con lo que se obtiene una matriz final de 3 por 4 donde el vector se ha insertado como una columna al final.

Conclusiones

En esta ocasión se ha visto un pequeño truco gracias al cual se puede agregar rápidamente el contenido de un vector a una matriz. Tanto como una nueva fila como columna. Algo que nos puede sacar de un apuro en más de una ocasión.