使用range/arange函数作为参数，对2维numpy数组进行索引/切片。

Question

我在numpy中有一个基本问题。我在使用Python 2.7，numpy-1.9.2和Ubuntu 14.04。

例如，我初始化了一个2d numpy数组，如 a = np.zeros((10,10))。

然后我尝试使用range函数作为索引来索引其中一部分，如下所示：a[range(0,5), range(0,5)]。我得到的是一个形状为（5，）的数组。我想要的是2d数组a的前5行和列。

当我执行a[:5,:5]时，它似乎给我一个形状为（5,5）的数组。

有人能解释一下为什么使用range函数指定索引会失败吗？即使我已经使用它工作了近一年，我仍然感到困惑于numpy的索引。

提前感谢您的帮助。

- user3317287

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你会期望 a[[0,1,2,3,4],[0,1,2,3,4]] 给你什么结果？ - Padraic Cunningham

Answer 1

使用 range 时，你正在使用如此描述的 整数数组索引:

http://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/arrays.indexing.html#integer-array-indexing

要获得与 a[0:5,0:5] 相当的内容，你必须利用“广播”。 这里第一个索引是一个列向量。

a[np.arange(0,5)[:,None],range(0,5)]

In [137]: np.arange(0,5)[:,None]
Out[137]: 
array([[0],
       [1],
       [2],
       [3],
       [4]])

我可以提供更详细的信息，但你同样可以阅读该文档。

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np.ix_ 是一个实用程序，有助于生成此类索引数组：

In [507]: np.ix_(range(0,5),range(0,5))
Out[507]: 
(array([[0],
        [1],
        [2],
        [3],
        [4]]), array([[0, 1, 2, 3, 4]]))

这个(5,1)数组与一个(1,5)数组广播以产生一个(5,5)的索引数组。

MATLAB和numpy有选择另外的高级索引方法：

在MATLAB/Octave中，a([1,2,3],[1,2,3])索引一个(3,3)的块。在numpy中，a[[1,2,3],[1,2,3]]索引(3,)对角线。

a(sub2ind(size(a),[1,2,3],[1,2,3]))是Octave对角线；a[np.ix_([1,2,3],[1,2,3])]是numpy块。

- hpaulj

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谢谢。我将避免使用整数数组或范围。我想知道为什么他们提供了广播整数数组的能力，而不是将它们用作常规切片。 - user3317287

有时我们需要从数组中选择块，有时选定的项分散在其中。不需要使用范围来复制您可以用切片轻松完成的内容。 - hpaulj

这太恶心和混乱了。必须有更清洁的方法来实现OP想要做的事情。 - Translunar

我编辑了我的答案来比较numpy和MATLAB的高级索引方法。你可以使块的索引变得容易，也可以使项目的索引变得容易。但用一种符号来保持简单却很难。 - hpaulj

只想补充一下，R使用MATLAB的索引方法。 - daknowles