NumPy 高级索引

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。

NumPy 中的高级索引指的是使用整数数组、布尔数组或者其他序列来访问数组的元素。相比于基本索引,高级索引可以访问到数组中的任意元素,并且可以用来对数组进行复杂的操作和修改。

整数数组索引

整数数组索引是指使用一个数组来访问另一个数组的元素。这个数组中的每个元素都是目标数组中某个维度上的索引值。

以下实例获取数组中 (0,0),(1,1) (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 [ [ , 1 , 2 ] , [ , 1 , ] ] 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 ( [ [ , 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 ( [ [ , ] , [ 3 , 3 ] ] ) cols = np . array ( [ [ , 2 ] , [ , 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 : 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 ( [ [ , 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 [ [ , 6 ] ] # 使用花式索引
print ( x2 )

print ( x2 [ ] )
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 ] , [ , 3 , 1 , 2 ] ) ] )

输出结果为:

										[[ 4  7  5  6]
 [20 23 21 22]
 [28 31 29 30]
 [ 8 11  9 10]]