numpy 数组集合运算及下标操作

1. 数组的集合运算

1.1. 并集

np.union1d(a,b)计算数组的并集：

In [1]: import numpy as np
In [2]: a = np.array([1,2,3])
In [3]: b = np.array([3,4,5])
In [4]: np.union1d(a,b)
Out[4]: array([1, 2, 3, 4, 5])

1.2. 交集

np.intersect1d(a,b)计算数组的交集：

In [10]: import numpy as np
In [11]: a = np.array([2,3,4,5])
In [12]: b = np.array([3,5,6])
In [13]: np.intersect1d(a,b)
Out[13]: array([3, 5])

1.3. 差集

np.setdiff1d(a,b)计算结果为a集合减去b集合，也就是剩下没有在b中出现的元素：

In [15]: import numpy as np
In [16]: a = [1,1,2,2,3,4,5]
In [17]: b = [2,5] 
In [18]: np.setdiff1d(a,b)
Out[18]: array([1, 3, 4])

1.4. 异或

np.setxor1d(a,b)计算a、b集合的异或结果。

In [15]: import numpy as np
In [16]: a = [1,1,2,2,3,4,5]
In [17]: b = [2,5] 
In [26]: np.setxor1d(a,b)
Out[26]: array([1, 3, 4])

可以注意到，一般对两个数组进行集合操作，会对数组自动进行去重。

2. np.where函数

2.1. 第一种用法

where(c, a, b)，是numpy风格的if-else三元运算符。它通过一个布尔数组（c）和两个其他数组（a和b）得出数组d，数组d满足：如果c[i]为真，则d[i]=a[i]，否则d[i]=b[i]。三个数组必须具有相同的形状。

例1：

In [30]: x = np.random.randn(4,4)
In [31]: x
Out[31]:
array([[ 0.47223924, -0.74427759, -1.67279362,  0.01203576],
       [-0.83590182,  1.70742332, -1.01150273,  0.50330454],
       [ 0.76771725, -1.38832902, -0.62673363,  0.27442247],
       [-1.01199694, -0.65573435,  0.89553293, -0.74830605]])
In [32]: np.where(x>0,2,-2)
Out[32]:
array([[ 2, -2, -2,  2],
       [-2,  2, -2,  2],
       [ 2, -2, -2,  2],
       [-2, -2,  2, -2]])

例2：

In [33]: 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])
    ...: zarr = np.array([True,False,True,True,False])
In [34]: np.where(zarr,xarr,yarr)
Out[34]: array([1.1, 2.2, 1.3, 1.4, 2.5])

2.2. 第二种用法

where(conditions) ，相当于给出符合条件的数组元素的下标。

例子1：

In [37]: x = np.random.randn(4)
In [38]: x
Out[38]: array([-0.0860867 ,  1.42173872, -1.44341208,  0.61600628])
In [39]: np.where(x>0)
Out[39]: (array([1, 3], dtype=int64),)

例子2：如果想要求a集合中的元素在b中也存在，这样的下标，需要用到np.in1d(a,b)或者np.isin(a,b)：

In [40]: a = np.array([1,2,4,5,6])
In [41]: b = np.array([2,6])
In [42]: np.where(np.in1d(a, b))
Out[42]: (array([1, 4], dtype=int64),)

In [46]: np.where(np.isin(a,b))
Out[46]: (array([1, 4], dtype=int64),)

可以观察到，where(conditions)取下标，返回的是一个元组，如果需要取这个下标数组需要通过结果result[0]去取或者(result,)=np.where(conditions)

3. 参考

(1) Numpy中的集合运算

(2) python – Numpy：查找另一个数组中出现的一个数组中元素的索引

（完）