使矩阵的所有元素等于给定元素 K

有时候我们需要将一个矩阵的所有元素都修改为给定的元素K。这在图像处理中很常见。本文将介绍几种不同的方法来实现这个目标。

方法一：使用循环

一种直接的方法是使用循环，遍历每个元素并将其赋值为K。如果矩阵的大小为m行n列，那么算法的时间复杂度为$O(mn)$。

def set_matrix_to_k(matrix, k):
    for i in range(len(matrix)):
        for j in range(len(matrix[0])):
            matrix[i][j] = k

方法二：使用Numpy

另一种更快的方法是使用Numpy库。Numpy是Python的一个科学计算库，拥有许多高效的数组操作函数。我们可以使用numpy.full函数创建一个大小相同的数组，并将其所有元素设置为给定值K。

import numpy as np

def set_matrix_to_k(matrix, k):
    matrix[:] = np.full(matrix.shape, k)

方法三：使用向量化

Numpy还允许我们使用向量化来加速计算。我们可以使用Numpy的广播功能将给定值K扩展为矩阵的形状，并直接将其赋给矩阵。这种方法不需要循环，因此更高效。

import numpy as np

def set_matrix_to_k(matrix, k):
    matrix[:] = np.broadcast_to(k, matrix.shape)

以上三种方法都可以实现将矩阵的所有元素设置为给定值K的操作。在选择方法时应该根据矩阵的大小和性能要求来决定哪种方法更好。