numpy数组—矢量运算与索引

数组运算

数组的运算涉及到矢量化的概念，矢量化是值不需要编写循环就可以对数据进行批量运算。以下是几种不同类别的数组运算。

1）相同形状的数组之间运算

形状相同的数组之间的运算都是元素级的。

2）数组与标量之间运算

元素与标量之间的运算会传播到各个元素。

3）不同形状数组之间的运算

形状不同的数组之间的运算叫广播。会在以后详细介绍。

数组索引和切片

1）数组的索引

一维数组

一维数组的索引与Python的列表时几乎相同的，

数组的修改是在源数据上进行的修改，不会开辟形成新的对象。

上面代码中 arr[ 5:8 ]的代码已经被蓝色圆角框画出，即使是切片这种操作，对切片的值进行的修改也会反映在原数组上。因为切片得到的是视图，不是副本。如果想得到副本，需要进行显示的复制，使用的是 copy方法。

arr[5:8].copy()

多维数组

对于多维数组而言，各元素的索引不再是一个标量，而是一维数组。有几个维度，元素的角标对应的数组就有几个元素。
二维数组例子，


三维数组例子，

2）切片索引

一维数组

一维数组的切片在之前已经演示，与Python列表的切片使用形式相同，得到的是视图，而不是副本。

多维数组

多维数组的切片是在多个轴上进行的，轴和维度表达的是一个意思，维度是在外界看数组时候的描述，而轴是在数组内部看数组时候的描述。

arr2d是 3×3 的数组，从内部看是2个轴，从第一个轴开始到最后一个轴（本例是第二个轴），每个轴的元素数目为 3和3。

3）布尔型索引

创建一个7个名字构成的数组，


通过一个条件判断，将该条件作用到数组中的各个元素，返回的是一个布尔型的数组，此时在创建一个随机数组，

创建一个 7×4的数组，



布尔型数组是能够做索引的，

将 name=="Bob"得到的布尔型数组用于得到7行中为true的那几行，但是前提条件是布尔型数组的长度与被索引数组的轴长度一致。

除了 “=”，其他的运算符号如"!="、" | “、<、>等都能作为判断条件，


这里演示使用的是”|“和”&"原因是 and 和 or 关键字在numpy的数组中不能使用。

**通过布尔类型设置值也是经常用到的手段，比如讲数组中所有的小于0的数都视为0，


经过这样的处理，之前data数组中小于0的值都被设置的0所代替。

4）花式索引

花式索引是指利用整数数组进行索引。首先创建一个多维数组，

按照特定的顺序选取行子集（axis=0），

分别取到了索引为 4、3、0和6的行。如果传入的是负数，代表着从最后一行开始选取，

取出倒数第三、倒数第五和倒数第七行的数据。

上面的例子传入的都是一个一维数组，如果传入多个一维数组，所代表的意思有所不同。再创建一个新的数组，

上面的代码可以用Python中的 zip函数进行解释，

zip([1,5,7,2],[0,3,1,2])
# 返回 [(1,0), (5,3), (7,1), (2,2)]

运用到数组中的意思是，多维数组中依次取出角标为(1,0)、(5,3)、(7,1)和(2,2)开头的元素，由于本例中是二维数组，一维角标最多是两个元素，所以正好取出的是相应的值，如果是更高维度的数组，返回的应该是另一个数组。

有一点需要注意的是：花式索引产生的不是视图，是副本。