目录

  • 切片(slicing)操作
  • 索引(indexing) 操作
    • 最简单的情况
    • 获取多个元素
  • 切片和索引的同异

切片(slicing)操作

Numpy 中多维数组的切片操作与 Python 中 list 的切片操作一样,同样由 start, stop, step 三个部分组成

  1. import numpy as np
  2.  
  3. arr = np.arange(12)
  4. print 'array is:', arr
  5.  
  6. slice_one = arr[:4]
  7. print 'slice begins at 0 and ends at 4 is:', slice_one
  8.  
  9. slice_two = arr[7:10]
  10. print 'slice begins at 7 and ends at 10 is:', slice_two
  11.  
  12. slice_three = arr[0:12:4]
  13. print 'slice begins at 0 and ends at 12 with step 4 is:', slice_three
  14. array is: [ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11]
  15. slice begins at 0 and ends at 4 is: [0 1 2 3]
  16. slice begins at 7 and ends at 10 is: [7 8 9]
  17. slice begins at 0 and ends at 12 with step 4 is: [0 4 8]

上述例子是一维数组的例子,如果是多维数组,将不同维度上的切片操作用 逗号 分开就好了

  1. # coding: utf-8
  2. import numpy as np
  3.  
  4. arr = np.arange(12).reshape((3, 4))
  5. print 'array is:'
  6. print arr
  7.  
  8. # 取第一维的索引 1 到索引 2 之间的元素,也就是第二行
  9. # 取第二维的索引 1 到索引 3 之间的元素,也就是第二列和第三列
  10. slice_one = arr[1:2, 1:3]
  11. print 'first slice is:'
  12. print slice_one
  13.  
  14. # 取第一维的全部
  15. # 按步长为 2 取第二维的索引 0 到末尾 之间的元素,也就是第一列和第三列
  16. slice_two = arr[:, ::2]
  17. print 'second slice is:'
  18. print slice_two
  19. array is:
  20. [[ 0 1 2 3]
  21. [ 4 5 6 7]
  22. [ 8 9 10 11]]
  23. first slice is:
  24. [[5 6]]
  25. second slice is:
  26. [[ 0 2]
  27. [ 4 6]
  28. [ 8 10]]

对于 slice_two,如果 arr 是用 Python 的 list 表示的,那么要得到相同的结果得像下面这样,相对来说就麻烦多了:

  1. import numpy as np
  2.  
  3. arr = np.arange(12).reshape((3, 4)).tolist()
  4.  
  5. slice_two = [
  6. row[::2] for row in arr
  7. ]
  8. print slice_two
  9. [[0, 2], [4, 6], [8, 10]]

对于维数超过 3 的多维数组,还可以通过 '…' 来简化操作

  1. # coding: utf-8
  2. import numpy as np
  3.  
  4. arr = np.arange(24).reshape((2, 3, 4))
  5.  
  6. print arr[1, ...] # 等价于 arr[1, :, :]
  7. print arr[..., 1] # 等价于 arr[:, :, 1]
  8. [[12 13 14 15]
  9. [16 17 18 19]
  10. [20 21 22 23]]
  11. [[ 1 5 9]
  12. [13 17 21]]

索引(indexing) 操作

最简单的情况

对于一个多维数组来说,最简单的情况就是访问其中一个特定位置的元素了,如下所示:

  1. # coding: utf-8
  2. import numpy as np
  3.  
  4. arr = np.array([
  5. [1, 2, 3, 4],
  6. [2, 4, 6, 8],
  7. [3, 6, 9, 12],
  8. [4, 8, 12, 16]
  9. ])
  10. print '第二行第二列的值:', arr[1, 1]
  11. 第二行第二列的值: 4

相比之下,如果用 Python 的 list 来表示上述二维数组,获取同一个位置的元素的方法为:

  1. # coding: utf-8
  2. arr = [
  3. [1, 2, 3, 4],
  4. [2, 4, 6, 8],
  5. [3, 6, 9, 12],
  6. [4, 8, 12, 16]
  7. ]
  8. print '第二行第二列的值:', arr[1][1]
  9. try:
  10. print '第二行第二列的值(尝试用 Numpy 的方式获取):', arr[1, 1]
  11. except Exception as e:
  12. print str(e)
  13. 第二行第二列的值: 4
  14. 第二行第二列的值(尝试用 Numpy 的方式获取): list indices must be integers, not tuple

如果只是二维数组,这种差别可能看起来并不大,但想象一下假如有一个 10 维的数组,用 Python 的标准做法需要写 10 对中括号,而用 Numpy 依然只需要一对。

获取多个元素

事实上,在 Numpy 的索引操作方式 `x = arr[obj]` 中, obj 不仅仅可以是一个用逗号分隔开的数字序列,还可以是更复杂的内容。

  1. 用逗号分隔的数组序列

    • 序列的长度和多维数组的维数要一致
    • 序列中每个数组的长度要一致
    1. import numpy as np
    2.  
    3. arr = np.array([
    4. [1, 2, 3, 4],
    5. [2, 4, 6, 8],
    6. [3, 6, 9, 12],
    7. [4, 8, 12, 16]
    8. ])
    9.  
    10. print arr[[0, 2], [3, 1]]
    11. [4 6]

    以上面这个例子来说,其含义是: 选择第一行和第三行,然后对第一行选择第四列,对第三行选择第二列。

  2. boolean/mask index

    这个不太好翻译,所以就用原来的英语表达。

    所谓 boolean index,就是用一个由 boolean 类型值组成的数组来选择元素的方法。比如说对下面这样多维数组

    1.  array([[1, 2, 3, 4], [2, 4, 6, 8], [3, 6, 9, 12], [4, 8, 12, 16]]) 

    如果要取其中 值大于 5 的元素,就可以用上 boolean index 了,如下所示:

    1. import numpy as np
    2.  
    3. arr = np.array([[1, 2, 3, 4],
    4. [2, 4, 6, 8],
    5. [3, 6, 9, 12],
    6. [4, 8, 12, 16]])
    7. mask = arr > 5
    8.  
    9. print 'boolean mask is:'
    10. print mask
    11.  
    12. print arr[mask]
    13. boolean mask is:
    14. [[False False False False]
    15. [False False True True]
    16. [False True True True]
    17. [False True True True]]
    18. [ 6 8 6 9 12 8 12 16]

    除了比较运算能产生 boolean mask 数组以外, Numpy 本身也提供了一些工具方法:

    • numpy.iscomplex
    • numpy.isreal
    • numpy.isfinite
    • numpy.isinf
    • numpy.isnan

切片和索引的同异

切片和索引都是访问多维数组中元素的方法,这是两者的共同点,不同之处有:

  1. 切片得到的是原多维数组的一个 视图(view) ,修改切片中的内容会导致原多维数组的内容也发生变化
  2. 切片得到在多维数组中连续(或按特定步长连续)排列的值,而索引可以得到任意位置的值,自由度更大一些

不考虑第一点的话,切片的操作是可以用索引操作来实现的,不过这没有必要就是了。

对于第一点,见下面的实验:

  1. import numpy as np
  2.  
  3. arr = np.arange(12).reshape(2, 6)
  4. print 'array is:'
  5. print arr
  6.  
  7. slc = arr[:, 2:5]
  8. print 'slice is:'
  9. print slc
  10.  
  11. slc[1, 2] = 10000
  12. print 'modified slice is:'
  13. print slc
  14. print 'array is now:'
  15. print arr
  16. array is:
  17. [[ 0 1 2 3 4 5]
  18. [ 6 7 8 9 10 11]]
  19. slice is:
  20. [[ 2 3 4]
  21. [ 8 9 10]]
  22. modified slice is:
  23. [[ 2 3 4]
  24. [ 8 9 10000]]
  25. array is now:
  26. [[ 0 1 2 3 4 5]
  27. [ 6 7 8 9 10000 11]]

转自http://www.zmonster.me/2016/03/09/numpy-slicing-and-indexing.html

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