NumPy 比一般的 Python 序列提供更多的索引方式。
除了之前看到的用整数和切片的索引外,数组可以由整数数组索引、布尔索引及花式索引。
整数数组索引
以下实例获取数组中 (0,0),(1,1) 和 (2,0) 位置处的元素。
实例
import numpy as np
x = np.array([[1, 2], [3, 4], [5, 6]])
y = x[[0,1,2], [0,1,0]]
print (y)
输出结果为:
[1 4 5]
以下实例获取了 4X3 数组中的四个角的元素。 行索引是 [0,0] 和 [3,3],而列索引是 [0,2] 和 [0,2]。
实例
import numpy as np
x = np.array([[ 0, 1, 2],[ 3, 4, 5],[ 6, 7, 8],[ 9, 10, 11]])
print ('我们的数组是:' )
print (x)
print ('\n')
rows = np.array([[0,0],[3,3]])
cols = np.array([[0,2],[0,2]])
y = x[rows,cols]
print ('这个数组的四个角元素是:')
print (y)
输出结果为:
我们的数组是: [[ 0 1 2] [ 3 4 5] [ 6 7 8] [ 9 10 11]] 这个数组的四个角元素是: [[ 0 2] [ 9 11]]
返回的结果是包含每个角元素的 ndarray 对象。
可以借助切片 : 或 … 与索引数组组合。如下面例子:
实例
import numpy as np
a = np.array([[1,2,3], [4,5,6],[7,8,9]])
b = a[1:3, 1:3]
c = a[1:3,[1,2]]
d = a[...,1:]
print(b)
print(c)
print(d)
输出结果为:
[[5 6] [8 9]] [[5 6] [8 9]] [[2 3] [5 6] [8 9]]
布尔索引
我们可以通过一个布尔数组来索引目标数组。
布尔索引通过布尔运算(如:比较运算符)来获取符合指定条件的元素的数组。
以下实例获取大于 5 的元素:
实例
import numpy as np
x = np.array([[ 0, 1, 2],[ 3, 4, 5],[ 6, 7, 8],[ 9, 10, 11]])
print ('我们的数组是:')
print (x)
print ('\n')
# 现在我们会打印出大于 5 的元素
print ('大于 5 的元素是:')
print (x[x > 5])
输出结果为:
我们的数组是: [[ 0 1 2] [ 3 4 5] [ 6 7 8] [ 9 10 11]] 大于 5 的元素是: [ 6 7 8 9 10 11]
以下实例使用了 ~(取补运算符)来过滤 NaN。
实例
import numpy as np
a = np.array([np.nan, 1,2,np.nan,3,4,5])
print (a[~np.isnan(a)])
输出结果为:
[ 1. 2. 3. 4. 5.]
以下实例演示如何从数组中过滤掉非复数元素。
实例
import numpy as np
a = np.array([1, 2+6j, 5, 3.5+5j])
print (a[np.iscomplex(a)])
输出如下:
[2.0+6.j 3.5+5.j]
花式索引
花式索引指的是利用整数数组进行索引。
花式索引根据索引数组的值作为目标数组的某个轴的下标来取值。
对于使用一维整型数组作为索引,如果目标是一维数组,那么索引的结果就是对应位置的元素,如果目标是二维数组,那么就是对应下标的行。
花式索引跟切片不一样,它总是将数据复制到新数组中。
一维数组
一维数组只有一个轴 axis = 0,所以一维数组就在 axis = 0 这个轴上取值:
实例
import numpy as np
x = np.arange(9)
print(x)
# 一维数组读取指定下标对应的元素
print("-------读取下标对应的元素-------")
x2 = x[[0, 6]] # 使用花式索引
print(x2)
print(x2[0])
print(x2[1])
输出结果为:
[0 1 2 3 4 5 6 7 8] -------读取下标对应的元素------- [0 6] 0 6
二维数组
1、传入顺序索引数组
实例
import numpy as np
x=np.arange(32).reshape((8,4))
print(x)
# 二维数组读取指定下标对应的行
print("-------读取下标对应的行-------")
print (x[[4,2,1,7]])
print (x[[4,2,1,7]]) 输出下表为 4, 2, 1, 7 对应的行,输出结果为:
[[ 0 1 2 3] [ 4 5 6 7] [ 8 9 10 11] [12 13 14 15] [16 17 18 19] [20 21 22 23] [24 25 26 27] [28 29 30 31]] -------读取下标对应的行------- [[16 17 18 19] [ 8 9 10 11] [ 4 5 6 7] [28 29 30 31]]
2、传入倒序索引数组
实例
import numpy as np
x=np.arange(32).reshape((8,4))
print (x[[-4,-2,-1,-7]])
输出结果为:
[[16 17 18 19] [24 25 26 27] [28 29 30 31] [ 4 5 6 7]]
3、传入多个索引数组(要使用 np.ix_)
np.ix_ 函数就是输入两个数组,产生笛卡尔积的映射关系。
笛卡尔乘积是指在数学中,两个集合 X 和 Y 的笛卡尔积(Cartesian product),又称直积,表示为 X×Y,第一个对象是X的成员而第二个对象是 Y 的所有可能有序对的其中一个成员。
例如 A={a,b}, B={0,1,2},则:
A×B={(a, 0), (a, 1), (a, 2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)} B×A={(0, a), (0, b), (1, a), (1, b), (2, a), (2, b)}
实例
import numpy as np
x=np.arange(32).reshape((8,4))
print (x[np.ix_([1,5,7,2],[0,3,1,2])])
输出结果为:
[[ 4 7 5 6] [20 23 21 22] [28 31 29 30] [ 8 11 9 10]]
关于 np.ix_ 的具体使用
看了一下 help(numpy.ix_),说的比较详细。比如正文中举的例子中,x[np.ix_([1,5,7,2],[0,3,1,2])]这句话会输出一个4*4的矩阵,其中的元素分别是:
x[1,0] x[1,3] x[1,1] x[1,2] x[5,0] x[5,3] x[5,1] x[5,2] x[7,0] x[7,3] x[7,1] x[7,2] x[2,0] x[2,3] x[2,1] x[2,2]
相当于:
y=np.array([[x[1,0], x[1,3], x[1,1], x[1,2]],\ [x[5,0], x[5,3], x[5,1],x[5,2]],\ [x[7,0] ,x[7,3], x[7,1], x[7,2]],\ [x[2,0], x[2,3], x[2,1], x[2,2]]])
就是说,如果 np.xi_ 中输入两个列表,则第一个列表存的是待提取元素的行标,第二个列表存的是待提取元素的列标,第一个列表中的每个元素都会遍历第二个列表中的每个值,构成新矩阵的一行元素。
关于多条件的布尔索引
使用 & 连接两个条件,输出大于 5 且小于 10 的元素 print(x[x>5 & x<10]):
在 numpy 中会报错:
The truth value of an array with more than one element is ambiguous
三个实用的解决方法:
- 1、条件加小括号
- 2、使用 np.logical_and 方法
- 3、使用 np.all 方法
实例
import numpy as np
x = np.array([[0, 1, 2], [3, 4, 5], [6, 7, 8], [9, 10, 11]])
print('原数组:\n', x)
print('大于5且小于10的元素:')
print('条件加小括号:')
print(x[(x > 5) & (x < 10)])
print('使用np.logical_and方法:')
print(x[np.logical_and(x > 5, x < 10)])
print('使用np.all方法:')
print(x[np.all([x > 5, x < 10],axis=0)])
输出如下:
原数组: [[ 0 1 2] [ 3 4 5] [ 6 7 8] [ 9 10 11]] 大于5且小于10的元素: 条件加小括号: [6 7 8 9] 使用np.logical_and方法: [6 7 8 9] 使用np.all方法: [6 7 8 9]
另外,布尔索引不一定针对数组的所有元素,可以针对某一列的数据,进而提取需要的数组。
实例
import numpy as np
a = np.array([[1, 1, 0],
[2, 1, 0],
[3, 2, 0],
[4, 2, 0],
[5, 3, 0]])
b=a[(a[...,0]>2) & (a[...,1]<3),...] # 此行的最后的逗号和省略号可以省略
print(b)
输出如下:
[[3 2 0] [4 2 0]]