Numpy基础（四）：数组编程

1.面向数组示例

本案例模拟$\sqrt[2]{(x^2+y^2)}$的数据分布，代码如下

points = np.arange(-5, 5, 0.01) # 1000 equally spaced points
xs, ys = np.meshgrid(points, points)
ys
'''
array([[-5.  , -5.  , -5.  , ..., -5.  , -5.  , -5.  ],
       [-4.99, -4.99, -4.99, ..., -4.99, -4.99, -4.99],
       [-4.98, -4.98, -4.98, ..., -4.98, -4.98, -4.98],
       ...,
       [ 4.97,  4.97,  4.97, ...,  4.97,  4.97,  4.97],
       [ 4.98,  4.98,  4.98, ...,  4.98,  4.98,  4.98],
       [ 4.99,  4.99,  4.99, ...,  4.99,  4.99,  4.99]])
'''
z = np.sqrt(xs ** 2 + ys ** 2)
z
'''
array([[7.0711, 7.064 , 7.0569, ..., 7.0499, 7.0569, 7.064 ],
       [7.064 , 7.0569, 7.0499, ..., 7.0428, 7.0499, 7.0569],
       [7.0569, 7.0499, 7.0428, ..., 7.0357, 7.0428, 7.0499],
       ...,
       [7.0499, 7.0428, 7.0357, ..., 7.0286, 7.0357, 7.0428],
       [7.0569, 7.0499, 7.0428, ..., 7.0357, 7.0428, 7.0499],
       [7.064 , 7.0569, 7.0499, ..., 7.0428, 7.0499, 7.0569]])
'''
import matplotlib.pyplot as plt
plt.imshow(z, cmap=plt.cm.gray); plt.colorbar()
plt.title("Image plot of $\sqrt{x^2 + y^2}$ for a grid of values")

2.条件逻辑操作

使用numpy.where（condition，true_value，false_value），即对于数组中的任意元素，若为真则赋true_value，否则赋为false_value，如下例：

xarr = np.array([1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5])
yarr = np.array([2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5])
cond = np.array([True, False, True, True, False])
result = np.where(cond, xarr, yarr)
result
'''
array([1.1, 2.2, 1.3, 1.4, 2.5])
'''
arr = np.random.randn(4, 4)
arr
arr > 0
np.where(arr > 0, 2, -2)
'''
array([[-0.2047,  0.4789, -0.5194, -0.5557],
       [ 1.9658,  1.3934,  0.0929,  0.2817],
       [ 0.769 ,  1.2464,  1.0072, -1.2962],
       [ 0.275 ,  0.2289,  1.3529,  0.8864]])
array([[False,  True, False, False],
       [ True,  True,  True,  True],
       [ True,  True,  True, False],
       [ True,  True,  True,  True]])
array([[-2,  2, -2, -2],
       [ 2,  2,  2,  2],
       [ 2,  2,  2, -2],
       [ 2,  2,  2,  2]])
'''
np.where(arr > 0, 2, arr) # set only positive values to 2
'''
array([[-0.2047,  2.    , -0.5194, -0.5557],
       [ 2.    ,  2.    ,  2.    ,  2.    ],
       [ 2.    ,  2.    ,  2.    , -1.2962],
       [ 2.    ,  2.    ,  2.    ,  2.    ]])
'''

3.布尔数组操作

布尔数组即True和False组成的数组，需要注意的是在numpy中True=1，False=0，本节所讲的函数也可用于只包含0，1的数组中。顺着这个逻辑也可继续推出，通用函数也可作用过于布尔数组中，例如sum函数。
而布尔数组也有特殊的函数存在，例如any和all方法，在该方法下会检查数组中是否有一个True或者每一个值都为True。