使用Numpy将数组中的1变为0,将0变为1,无需循环

使用Numpy将数组中的1变为0,将0变为1,无需循环

在本文中,我们将介绍如何使用Numpy库将数组中的1变为0,将0变为1,而无需使用for循环或者while循环。这种方法可以快速地完成操作,并且适用于大规模的数据处理。

阅读更多:Numpy 教程

使用条件运算符

可以使用Numpy中的条件运算符np.where()来实现将1变为0,将0变为1的操作。具体方法如下:

import numpy as np

# 创建一个随机数组,用于演示本操作
arr = np.random.randint(0, 2, size=(5, 5)) # 随机生成0和1组成的5*5数组
print("Original array:\n", arr)

# 将1变为0,将0变为1
new_arr = np.where(arr == 1, 0, 1)
print("New array:\n", new_arr)
Python

上面的程序首先生成一个随机的5*5数组,然后使用np.where()函数将数组中的1变为0,将0变为1。程序运行结果如下:

Original array:
 [[1 0 0 1 1]
  [1 1 0 1 1]
  [1 1 1 0 1]
  [1 0 1 1 0]
  [1 1 1 0 0]]
New array:
 [[0 1 1 0 0]
  [0 0 1 0 0]
  [0 0 0 1 0]
  [0 1 0 0 1]
  [0 0 0 1 1]]
Python

从打印的结果来看,原始数组中的1都被变为了0,0都被变为了1。

解释

上述代码的含义是:将arr中等于1的元素变为0,将不等于1的元素变为1。这是由np.where()函数实现的。np.where(condition, x, y)的含义是,如果满足condition,将输出x,否则输出y。在上述代码中,conditionarr == 1,即对于arr中等于1的元素,满足条件,因此输出0;对于不等于1的元素,不满足条件,因此输出1。

性能对比

为了验证Numpy中的条件运算符np.where()方法在处理大规模数据时的优势,我们将其与for循环方法进行对比。下面是对比代码:

import numpy as np
import time

# 创建一个超大的随机数组,用于对比性能
LARGE_ARR_SIZE = 10000
arr = np.random.randint(0, 2, size=(LARGE_ARR_SIZE, LARGE_ARR_SIZE))

# 使用条件运算符
start_time = time.time()
new_arr = np.where(arr == 1, 0, 1)
end_time = time.time()
print("Time used using np.where():", end_time-start_time)

# 使用循环
start_time = time.time()
new_arr = np.zeros(arr.shape)
for i in range(arr.shape[0]):
    for j in range(arr.shape[1]):
        if arr[i][j] == 0:
            new_arr[i][j] = 1
        else:
            new_arr[i][j] = 0
end_time = time.time()
print("Time used using loop:", end_time-start_time)
Python

上述代码中,我们首先定义了一个超大的数组,大小为10000 * 10000。然后使用np.where()方法和for循环方法来实现数组中的1变为0,将0变为1。我们使用time.time()来统计方法的执行时间。

我们运行上述代码,得到的运行结果如下:

Time used using np.where(): 0.13526630401611328
Time used using loop: 124.2841305732727
Python

从结果可以看出,使用np.where()方法处理超大数组的时间只有0.13秒左右,而使用for循环方法处理同样的数组需要约124秒的时间,差异巨大。这充分说明了Numpy中的条件运算符方法在处理大规模数据时的效率优势。

总结

本文介绍了如何使用Numpy库将数组中的1变为0,将0变为1,而无需使用for循环或者while循环。具体来说,我们可以使用Numpy中的条件运算符np.where()来实现这一功能,可快速且高效地完成操作。当面对大规模数据处理时,使用该方法能够更快速地完成任务。

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