8、Numpy切片和索引

1、番外说明

大家好,我是小P,本系列是本人对Python模块Numpy的一些学习记录,总结于此一方面方便其它初学者学习,另一方面害怕自己遗忘,希望大家喜欢。此外,对“目标检测/模型压缩/语义分割”感兴趣的小伙伴,欢迎加入QQ群 813221712 讨论交流,进群请看群公告!(可以点击如下连接直接加入!)
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2、正题

参考链接:
http://www.runoob.com/numpy/numpy-ndexing-and-slicing.html
NumPy 切片和索引

ndarray对象的内容可以通过索引或切片来访问和修改,与 Python 中 list 的切片操作一样。

ndarray 数组可以基于 0 - n 的下标进行索引,切片对象可以通过内置的 slice 函数,并设置 start, stop 及 step 参数进行,从原数组中切割出一个新数组。

实例

import numpy as np 
a = np.arange(10)
s = slice(2,7,2)   # 从索引 2 开始到索引 7 停止,间隔为2
print (a[s])

输出结果为:

[2  4  6]

以上实例中,我们首先通过 arange() 函数创建 ndarray 对象。 然后,分别设置起始,终止和步长的参数为 2,7 和 2。同时,这个切片和list切片一样,取元素是左闭右开。

实例:通过冒号分隔切片参数 start:stop:step 来进行切片操作

import numpy as np
a = np.arange(10)  
b = a[2:8:2]   # 从索引 2 开始到索引 7 停止,间隔为 2
print(b)

输出结果为:

[2  4  6]

冒号 的解释:如果只放置一个参数,如 [2],将返回与该索引相对应的单个元素。如果为 [2:],表示从该索引开始以后的所有项都将被提取。如果使用了两个参数,如 [2:7],那么则提取两个索引(不包括停止索引)之间的项。

实例:取数组的一个元素

import numpy as np
a = np.arange(10)  # [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
b = a[5] 
print(b)

输出结果为:

5

实例:只指定起始值

a = np.arange(10)
print(a[2:])

输出结果为:

[2  3  4  5  6  7  8  9]

实例:指定起始索引个结束索引

import numpy as np
a = np.arange(10)  # [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
print(a[2:5])

输出结果为:

[2  3  4]

实例:多维数组索引提取方法

import numpy as np 
a = np.array([[1,2,3],[3,4,5],[4,5,6]])
print(a)

# 从某个索引处开始切割
print('从数组索引 a[1:] 处开始切割')
print(a[1:])

输出结果为:

[[1 2 3]
 [3 4 5]
 [4 5 6]]
 
从数组索引 a[1:] 处开始切割
[[3 4 5]
 [4 5 6]]

注意:此处的索引a[1:]表示的第一个维度起始值,则理解为从第一行开始的所有行(行号从0行开始)

实例:用逗号分割维度索引

>>> A=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]],dtype=np.int32)
>>> A
array([[1, 2, 3],
       [4, 5, 6],
       [7, 8, 9]])
>>> A[0:2,1:,]
array([[2, 3],
       [5, 6]])

切片还可以包括省略号 …,来使选择元组的长度与数组的维度相同。 如果在行位置使用省略号,它将返回包含行中元素的 ndarray。

实例:切片索引中使用省略号

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

输出结果为:

[2 4 5]
[3 4 5]
[[2 3]
 [4 5]
 [5 6]]
<think>好的,我现在要处理用户关于NumPy切片索引用法的问题。首先,用户提到他们想了解具体的例子,所以需要确保回答中包含足够的示例代码,并且这些代码要符合NumPy的语法规范。根据系统级指令,所有行内数学表达式需要用$...$格式,但这里可能不需要数学公式,但需要注意代码块的格式是否正确。 接下来,我需要回顾用户提供的参考引用内容。引用[1]提到了解切片索引操作,引用[2][4]讨论了访问数据的例子,特别是多维数组的处理。引用[5]比较了不同方法的性能,可能需要在优化部分提到。不过用户的问题主要是用法示例,所以重点应放在基础操作上,但如果有优化建议也可以适当提及。 用户可能需要的是分步骤的讲解,比如一维、二维数组切片,布尔索引花式索引的例子。需要确保每个例子都有清晰的代码注释,并指出关键点,比如步长的使用、省略号的作用等。同时,要引用相关文献,比如在讲解基本切片时引用[^2],在讨论多维数组时引用[^4]。 另外,系统要求生成相关问题,我需要考虑用户可能进一步想知道的内容,比如性能优化、高级技巧或者常见错误,这样可以生成相关的问题,帮助用户深入学习。例如,切片视图的关系,如何避免内存复制,或者布尔索引的应用场景等。 需要检查回答中的LaTeX是否正确,但在这个问题中可能主要涉及代码块,所以需要确保代码的语法正确,比如使用正确的NumPy语法,如arr[start:stop:step]。同时,回答结构要清晰,分点说明不同的索引方法,每个部分用小标题,让用户容易跟随。 最后,确保所有引用的地方自然地添加标识,比如在讲解一维索引时提到引用,在讨论矩阵操作时引用[^4]。需要确认引用的编号是否正确对应到用户提供的参考文献,避免混淆。 总结下来,回答的结构大致分为:简介、一维数组示例、二维数组示例、布尔索引、花式索引、注意事项,然后生成相关问题。每个部分用代码示例解释说明,同时插入正确的引用标识。这样用户能够逐步了解不同索引方法的应用,并通过相关问题拓展知识。</think>### NumPy切片索引用法详解 #### 1. 一维数组索引 一维数组索引方式Python列表类似,支持基础索引切片操作: ```python import numpy as np arr = np.array([10, 20, 30, 40, 50]) # 获取第三个元素 print(arr[2]) # 输出30 # 切片操作[start:end:step] print(arr[1:4:2]) # 输出[20,40] ``` #### 2. 二维数组索引 二维数组支持逗号分隔的多维索引,格式为`[行操作, 列操作]`: ```python matrix = np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]) # 获取第二行第三列元素 print(matrix[1, 2]) # 输出6 # 获取前两行的后两列 print(matrix[:2, 1:]) # 输出[[2,3],[5,6]] ``` #### 3. 布尔索引 通过布尔数组筛选数据: ```python data = np.array([5, 12, 8, 9, 3]) filter = data > 7 print(data[filter]) # 输出[12,8,9][^5] ``` #### 4. 花式索引 使用整数数组进行非连续索引: ```python arr = np.arange(0, 100, 10) indices = [1, 3, 7] print(arr[indices]) # 输出[10,30,70] ``` #### 5. 高级切片技巧 ```python # 使用省略号(...)处理高维数组 tensor = np.arange(27).reshape(3,3,3) print(tensor[..., 1]) # 获取所有二维数组的第二列 # 步长为负数实现逆序 print(arr[::-1]) # 倒序数组 ``` [^1]: 基础索引是构建更复杂操作的基础 : 一维索引是理解多维操作的前提 : 矩阵操作需要组合行列索引 [^5]: 布尔索引能实现高效数据过滤
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