python numpy库中省略号...的一些用法

本文探讨了Python编程语言中省略号(...)在NumPy数组索引中的作用及其与传统列表切片的区别。通过具体示例说明了省略号如何在多维数组中工作,并解释了其在不同上下文中的行为。

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在学习《Designing Machine Learning Systems with Python》(《机器学习系统设计Python语言实现》)一书的第五章梯度下降一节代码中(P105),代码中出现了x[..., 1] 这样子的代码,在之前的学习中我并没有遇到这个省略号,于是抱着试一试的态度,我运行了下代码,发现竟然可以运行,并输出了正确结果。这就很有意思了,我们常用的数据列表切片里的符号是冒号(形如x[:5] )。省略号这还是第一次见。于是我仔细读了代码,发现代码中将x[..., 1] 换为x[:, 1] 并不会影响代码的结果。出于好奇我尝试了下该省略号是否可以用在所有列表数据类型呢?

>>>a = [i+1 for i in range(100)]
>>>a[..., 3]
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
TypeError: list indices must be integers or slices, not tuple

看来python自带的list类型并不能用省略号

>>>import numpy as np
>>>b = np.array(a)
>>>b[..., 1]
array(2)

哎,看来numpy库中的array类型数据是可以使用该省略号的。值得注意的是该b[..., 1] 返回的数据类型也是array类型。
于是我就去寻找了numpy库的说明文档,竟然让我找到了

Ellipsis expand to the number of : objects needed to make a selection tuple of the same length as x.ndim.
Only the first ellipsis is expanded, any others are interpreted as :.
Example

>>> x = np.array([[[1],[2],[3]], [[4],[5],[6]]])
>>> x[...,0]
array([[1, 2, 3],
[4, 5, 6]])

当然,手册中的这个例子x[...,0] 并不能替换为x[:,0] ,而是需要替换为x[:,:,0]

>>> x = np.array([[[1],[2],[3]], [[4],[5],[6]]])
>>> x[...,0]
array([[1, 2, 3],
       [4, 5, 6]])
>>> x[:,0]
array([[1],
       [4]])
>>> x[:,:,0]
array([[1, 2, 3],
       [4, 5, 6]])

这个例子也可以让我们对省略号的用法更熟悉一些。

### Python 输出省略号用法及实现 在 Python 中,省略号(`...` 或 `Ellipsis`)是一个特殊的内置对象,在某些场景下具有独特的功能。以下是关于如何正确处理输出省略的情况以及其实现方法。 #### 1. 使用字符串格式化控制输出长度 当需要对较长的字符串进行截断并显示省略号时,可以通过字符串格式化来实现。例如: ```python text = "这是一个非常长的字符串,可能超出预期的显示范围" output = f"{text[:20]}..." if len(text) > 20 else text print(output) ``` 上述代码会检查字符串长度是否超过指定值(此处为20),如果超出了,则只保留前20个字符,并附加省略号[^1]。 #### 2. 利用 NumPy 处理多维数据中的省略号 对于多维数组或矩阵,省略号可以用来简化索引表达式。例如,假设有一个三维数组 `arr`,则 `[...]` 可以替代多个冒号 `:` 来访问整个维度的数据: ```python import numpy as np arr = np.arange(27).reshape((3, 3, 3)) result = arr[..., 0] # 获取最后一个维度上的第0列 print(result) ``` 这里的 `...` 表示其余所有轴都保持不变,仅选取最后一维的第一个元素[^2]。 #### 3. 函数参数列表中的省略号作为占位符 在设计尚未完成的功能或者接口时,可以用省略号代替具体的逻辑实现部分。这有助于提前测试框架结构而无需关注细节实现: ```python def incomplete_function(arg): ... incomplete_function("test") # 不报错,但不会执行任何实际操作 ``` 这种写法表明该函数尚处于开发阶段,未来可能会填充更多内容[^3]。 #### 4. 自定义类中重载 __repr__ 方法加入省略机制 为了使复杂对象打印更加简洁明了,可以在自定义类里重新定义其 `__repr__()` 方法,从而自动添加省略效果: ```python class LargeDataStructure: def __init__(self, data): self.data = data def __repr__(self): truncated_data = str(self.data)[:50] + ("..." if len(str(self.data)) > 50 else "") return f"LargeDataStructure({truncated_data})" data_structure = LargeDataStructure([i for i in range(100)]) print(data_structure) ``` 这段程序确保即使内部存储大量信息也不会一次性全部展示出来,而是适当裁剪加上省略标记[^4]。 ---
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