python numpy

Posted 2022-08-29 快乐很重要的汪

python numpy（二）

这一节是精华需要好好吸收。
阅读需15min。事件需30min。

文章目录

• python numpy（二）
• 前言
• 一、数据类型的转化
• • 数组list
  • 元组
  • 元组列表
  • 字典
  • frombuffer
  • fromiter
• 二、ndarray的索引，切片
• • 1.索引
  • 2.切片
• 三，高级索引
• • 列表索引
  • 布尔索引
  • 花式索引
• 四，总结

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前言

在理解了前一节的基础操作之后。我们发现一个问题，好像没什么卵用？
用不到具体的情形中去！！！
因为我们的数据来源于上游的分析，而不是来源于我们的样例里面随意的初始化。

所以想要利用ndarray处理上游的数据，我们就需要进行两个大的操作。

1. 将上游的数据转化为ndarray
2. 索引数据，因为没有访问，谈何处理？

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一、数据类型的转化

数组list

array和asarray方法都是常用的

import numpy as np 
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5])  
print (a)
a = np.array([1, 2, 3, 4, 5], ndmin =  2)  
print (a)

你会惊喜的发现括号的个数不一样
那是当然的，维度不一样的嘛。

维度这么理解呢？
你可以自行的百度，不过我可以给一个直观化的认识那就是，括号的最大层数
这个概念无法理解，因为人只对前三维有意义化的认识。后面的都算是纯数学推演，所以无需理解。
形式就完了。

a = np.array([[1,  2],  [3,  4]])  
print (a)

可以无限嵌套，但是最好不要超过三层，不然烧脑。。。

元组

和列表一样

x =  (1,2,3) 
a = np.asarray(x)  
print (a)

元组列表

和列表一样，但是不会递归

x =  [(1,2,3),(4,5)] 
a = np.asarray(x)  
print (a) # [(1, 2, 3) (4, 5)]

字典

x =  1:"tangseng",2:"wukong"
a = np.asarray(x)  
print (a) # 1:"tangseng",2:"wukong"，实际无法操作

ndarray实际上并不是为了处理关联数据的，所以意义不大。

反向转化只需要使用list（），tuple（）。

frombuffer

numpy.frombuffer 接受 buffer 输入参数，以流的形式读入转化成 ndarray 对象
numpy.frombuffer(buffer, dtype = float, count = -1, offset = 0)

import numpy as np 
 
s =  b'Hello World' 
a = np.frombuffer(s, dtype =  'S1')  
print (a) # [b'H' b'e' b'l' b'l' b'o' b' ' b'W' b'o' b'r' b'l' b'd']

buffer里面的都是二进制的数据，需要注意一下。

fromiter

numpy.fromiter 方法从可迭代对象中建立 ndarray 对象，返回一维数组
numpy.fromiter(iterable, dtype, count=-1)

import numpy as np 
 
# 使用 range 函数创建列表对象  
list=range(5)
it=iter(list)
 
# 使用迭代器创建 ndarray 
x=np.fromiter(it, dtype=float)
print(x)

鉴于python之中的迭代器还是比较好理解和实现的，所以有必要了解一下。
不过本身迭代器在实现中过程中也会追求和list一致，所以很多时候迭代器可以当做列表处理。。。
你可以猜啊，妙不妙？

二、ndarray的索引，切片

索引和切片都是为了获得某个位置或者是某一段数据的内容。 

重中之重！！！

1.索引

import numpy as np
 
a = np.arange(1,10)
print(a)
print(a[0])
print(a[::-1]) # 反向输出
a = a.reshape((3,3)) # 注意是传入的元组
print(a)
print(a[0])
print(a[:,-1]) # 最右边的列
# 结果
[1 2 3 4 5 6 7 8 9]
1
[9 8 7 6 5 4 3 2 1]
[[1 2 3]
 [4 5 6]
 [7 8 9]]
[1 2 3]
[3 6 9]

解释一下::-1是一个简写，第一个：之前是起点位置，没有写，默认是开头，第二个：之前是结尾，也省略了，默认是整体结尾
还记得上一讲的拷贝吗？[:]。最后一个参数是step可以是负数，从右向左。

麻雀虽小，五脏俱全。。。

2.切片

主要是二维及以上

代码如下（示例）：

import numpy as np
 
a = np.array([[1,2,3],[3,4,5],[4,5,6]])  
print (a[:,1])
print (a[...,1])   # 第2列元素
print (a[1,:]) 
print (a[1,...])   # 第2行元素
print (a[...,1:])  # 第2列及剩下的所有元素

两种写法都可以，更建议用：以便于和list，pandas统一吧。而且有的时候只要部分的列：显然更好一点

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三，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。

像这么秀的东西也只有比较底层的向量运算才用的到。。。但要知道这些骚操作。

列表索引

import numpy as np 
 
x = np.array([[1,  2],  [3,  4],  [5,  6]]) 
y = x[[0,1,2],  [0,1,0]]  # 前一个索引用的列表代表横坐标，后面代表纵坐标。从左上角开始
print (y)

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)

布尔索引

比较常用，相当于是向量化的if筛选，一般结合np的is函数使用

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])
print(x[(x > 5) & (x < 10)]) # 要加小括号，[]里面的语法不太灵活，比较严格

a = np.array([np.nan,  1,2,np.nan,3,4,5])  
print (a[~np.isnan(a)]) # ~ 相当于not取反

a = np.array([1,  2+6j,  5,  3.5+5j])  
print (a[np.iscomplex(a)])

可以更加个性化筛选条件

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

花式索引

花式索引指的是利用整数数组进行索引。
花式索引跟切片不一样，它总是将数据复制到新数组中.

import numpy as np 
 
x=np.arange(32).reshape((8,4))
print (x[[4,2,1,7]]) # 列表里是新的行号顺序
x=np.arange(32).reshape((8,4))
print (x[[-4,-2,-1,-7]]) # 也可以负数

列表索引往往用来做高维的切片，布尔索引可以认为是筛选，花式索引一般用来复制

四，总结

都是比较重要的。所以多加练习吧，同志们。

需要注意一些地方。

1. 引用和复制的判断问题，如果左右两个一模一样，np为了节省内存就是引用。有了差别哪怕数据类型上不同都会创建新的。
2. 切片是提取数据的最基本的方式。
3. bool索引的本质就是向量化的if筛选或者filter。有兴趣可以用列表表达式模拟该过程。

我需要一键三连！！！