python波浪号一元运算符作为否定numpy bool数组

Posted 2023-02-24

【中文标题】python波浪号一元运算符作为否定numpy bool数组

【英文标题】：python tilde unary operator as negation numpy bool array

【发布时间】：2012-11-16 01:30:47

【问题描述】：

应该是一个简单的问题，但我无法在任何地方找到答案。 python 中的~ 运算符记录为按位反转运算符。美好的。不过，我注意到看似精神分裂的行为：

~True -> -2
~1 -> -2
~False -> -1
~0 -> -1
~numpy.array([True,False],dtype=int) -> array([-2,-1])
~numpy.array([True,False],dtype=bool) -> array([False,True])

在前 4 个示例中，我可以看到 python 正在实现（如文档所述）~x = -(x+1)，输入被视为 int 即使它是布尔值。因此，对于标量布尔值，~ 不被视为逻辑否定。并不是说在使用 int 类型的布尔值定义的 numpy 数组上的行为是相同的。

为什么~ 在布尔数组上用作逻辑否定运算符（另请注意：~numpy.isfinite(numpy.inf) -> True？）？

我必须在标量上使用not() 非常烦人，但not() 不能用于否定数组。那么对于一个数组，我必须使用~，但是~ 不能否定一个标量...

【参考方案1】：

not 是通过__nonzero__ 特殊方法实现的，需要返回True 或False，因此无法给出所需的结果。取而代之的是 ~ 运算符，它是通过 __not__ 特殊方法实现的。出于同样的原因，& 和 | 被用来代替 and 和 or。

PEP 335 旨在允许布尔运算符的重载，但由于开销过多而被拒绝（例如，这会使 if 语句复杂化）。 PEP 225 建议使用“元素级”运算符的通用语法，这将提供更通用的解决方案，但已被推迟。看来目前的情况虽然尴尬，但还不足以迫使改变。

np.isfinite 在标量上调用时返回np.bool_ 类型的值，而不是bool。 np.bool_ 也是从 bool dtype 数组中提取标量值时获得的类型。如果您使用np.True_ 和np.False_ 代替True 和False，您将在~ 下获得一致的行为。

【讨论】：

感谢ecatmur 的解释，特别是提到& 和|。我不知道这些，而是​​使用了logical_and和logical_or。

我使用numpy 已经很久了，直到现在还不知道像np.False_ 这样看似重新定义但带有下划线的结构的用途。现在这一切都说得通了