numpy 高级索引|极客教程

numpy 高级索引

在使用numpy进行数组索引时，我们经常会遇到需要使用较复杂的索引方法来获取数组中的元素或者子数组。这种情况下，numpy提供了一些高级索引的方法，可以在一个操作中实现多种索引操作，这样不仅可以减少代码量，还可以提高代码的可读性和运行效率。

1. 基本索引和切片

在numpy中，我们可以通过传统的切片方式来对数组进行基本的索引操作。例如，对于一个一维数组，我们可以通过索引来获取其中的元素，也可以通过切片来获取其中的子数组。

import numpy as np

# 创建一个一维数组
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])

# 基本索引
print(arr[0])   # 输出：1

# 切片
print(arr[1:4])   # 输出：[2 3 4]

对于多维数组，我们可以通过逗号分隔的索引来对每一维度进行索引或切片操作。

# 创建一个二维数组
arr = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])

# 基本索引
print(arr[0, 0])   # 输出：1

# 切片
print(arr[1:3, 1:3])   # 输出：[[5 6] [8 9]]

2. 高级索引

除了基本的索引和切片操作外，numpy还提供了一些高级的索引方法，包括整数索引、布尔索引和花式索引。这些方法可以方便地对数组进行更复杂的索引操作。

2.1 整数索引

整数索引是指通过一个整数数组来获取数组中的元素。这个整数数组可以是一个标量、一个一维数组或者一个多维数组，用来指定要获取的元素的位置。

import numpy as np

arr = np.array([[1, 2], [3, 4], [5, 6]])

# 通过整数数组获取元素
indices = np.array([0, 1, 2])
print(arr[indices])   # 输出：[1 4 6]

# 通过三个整数来获取元素
print(arr[0, 1])   # 输出：2

整数索引可以用于获取数组中指定位置的元素，也可以用于重新排列数组中的元素顺序。

2.2 布尔索引

布尔索引是指通过一个布尔数组来获取数组中的元素。这个布尔数组的长度需要和数组的某一维度长度一致，用来指定要获取的元素的位置。

import numpy as np

arr = np.array([[1, 2], [3, 4], [5, 6]])

# 通过布尔数组获取元素
bool_indices = np.array([[True, False], [False, True], [True, False]])
print(arr[bool_indices])   # 输出：[1 4 6]

# 使用条件获取元素
condition = arr > 3
print(arr[condition])   # 输出：[4 5 6]

布尔索引可以用于根据条件获取数组中的元素，也可以用于过滤数组中的元素。

2.3 花式索引

花式索引是指通过一个数组来获取数组中的元素。这个数组可以是一个一维数组，其中的每个元素表示要获取的元素的位置；也可以是一个多维数组，其中的每个元素表示要获取的元素的位置。

import numpy as np

arr = np.array([[1, 2], [3, 4], [5, 6]])

# 通过一维数组获取元素
indices = np.array([0, 1, 2])
print(arr[indices])   # 输出：[[1 2] [3 4] [5 6]]

# 通过多维数组获取元素
indices = np.array([[0, 1], [1, 0], [2, 0]])
print(arr[indices])   # 输出：[2 3 5]

花式索引可以用于根据指定位置获取数组中的元素，也可以用于重新排列数组中的元素顺序。

3. 高级索引的应用

高级索引方法在实际应用中非常灵活，可以用于解决各种复杂的问题。下面我们通过一个示例来演示高级索引的应用。

3.1 示例：筛选数组中的奇数元素

假设我们有一个数组arr，我们想要筛选出其中的所有奇数元素，并将其存储在一个新的数组中。

import numpy as np

arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

# 使用布尔索引筛选奇数元素
odd_indices = arr % 2 == 1
odd_elements = arr[odd_indices]
print(odd_elements)   # 输出：[1 3 5 7 9]

通过布尔索引，我们可以根据条件筛选出数组中满足条件的元素，这样可以简洁、高效地解决问题。