一、np.sort函數(shù)返回索引的基本語(yǔ)法

numpy中的np.sort函數(shù)可以將數(shù)組按照從小到大的順序進(jìn)行排序，并且可以通過(guò)指定axis參數(shù)指定排序的維度，如果指定axis=None，則會(huì)將整個(gè)數(shù)組展平后排序。這里我們主要討論np.sort函數(shù)的返回值，也就是返回的排序后元素的原下標(biāo)，返回的類型是ndarray，數(shù)據(jù)類型是int。

import numpy as np
a = np.array([3, 1, 2])
print(np.sort(a)) ? ? ? ? ? # 輸出 [1, 2, 3]
print(np.argsort(a)) ? ? ? ?# 輸出 [1, 2, 0]
print(a[np.argsort(a)]) ? ?# 輸出 [1, 2, 3]

在上面的例子中，我們定義了一個(gè)一維數(shù)組a = [3, 1, 2]。通過(guò)np.sort函數(shù)對(duì)a進(jìn)行排序，輸出的結(jié)果是[1, 2, 3]。通過(guò)調(diào)用np.argsort函數(shù)，我們可以得到排序后的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)的原下標(biāo)，即[1, 2, 0]。這個(gè)數(shù)組的意義是第一個(gè)元素1在原數(shù)組中的下標(biāo)是1，第二個(gè)元素2在原數(shù)組中的下標(biāo)是2，第三個(gè)元素3在原數(shù)組中的下標(biāo)是0。接著我們通過(guò)數(shù)組下標(biāo)操作，可以得到排好序的數(shù)組a。

二、np.sort函數(shù)返回索引的特殊用法

在有些情況下，我們需要按照某個(gè)方向的順序?qū)Χ嗑S數(shù)組進(jìn)行排序，比如對(duì)一個(gè)2維數(shù)組按照每行的最大值排序。這時(shí)候我們可以通過(guò)指定axis參數(shù)來(lái)控制排序維度。但是np.sort函數(shù)返回的是經(jīng)過(guò)展平后的下標(biāo)數(shù)組，我們需要重新構(gòu)造原數(shù)組。

import numpy as np
a = np.array([[3, 1], [2, 0]])
print(np.argsort(a, axis=1)) ? ?# 輸出 [[1, 0], [1, 0]]
print(np.unravel_index(np.argsort(a, axis=None), a.shape)) ? ?# 輸出 (array([1, 0, 0, 1]), array([0, 1, 0, 1]))
print(a[np.unravel_index(np.argsort(a, axis=None), a.shape)]) ? ?# 輸出 [0, 1, 2, 3]
# 對(duì)每行進(jìn)行排序
print(a[np.arange(a.shape[0])[:, None], np.argsort(a, axis=1)])
# 輸出 [[1 3]
# ? ? ?[0 2]]

在上面的例子中，我們定義了一個(gè)2維數(shù)組a = [[3, 1], [2, 0]]。通過(guò)np.argsort函數(shù)指定axis=1，表示按照行的方向進(jìn)行排序，輸出的結(jié)果是[[1, 0], [1, 0]]。我們需要使用np.unravel_index函數(shù)把一維的下標(biāo)數(shù)組轉(zhuǎn)化成原數(shù)組的下標(biāo)形式，即輸出(重復(fù)兩遍是因?yàn)閍是2維的)：(array([1, 0, 0, 1]), array([0, 1, 0, 1]))。接著我們通過(guò)數(shù)組下標(biāo)操作，可以得到排好序的數(shù)組a，輸出[0, 1, 2, 3]。這個(gè)數(shù)組的意義是原數(shù)組的第二行第一個(gè)元素，在排好序后的數(shù)組中的位置是0，以此類推。

最后我們可以使用切片和numpy的廣播技巧，對(duì)每一行進(jìn)行排序，輸出的結(jié)果是[[1, 3], [0, 2]]，也就是每一行排好序的新數(shù)組。

三、避免在函數(shù)參數(shù)中使用np.sort函數(shù)返回索引

在使用np.sort函數(shù)返回索引時(shí)，有時(shí)候我們會(huì)在一些函數(shù)中作為參數(shù)傳遞，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤和難以調(diào)試。這個(gè)時(shí)候我們可以使用np.take_along_axis函數(shù)來(lái)代替這個(gè)過(guò)程。

import numpy as np
a = np.array([[3, 1], [2, 0]])
print(np.sort(a, axis=1)) ? ? ?# 經(jīng)過(guò)排序后的數(shù)組
print(np.take_along_axis(a, np.argsort(a, axis=1), axis=1)) ? ?# 與上面相同的結(jié)果

在上面的例子中，我們有一個(gè)2維數(shù)組a = [[3, 1], [2, 0]]，通過(guò)np.argsort函數(shù)指定axis=1，表示按照行的方向進(jìn)行排序。我們先輸出經(jīng)過(guò)排序后的數(shù)組。接下來(lái)我們使用np.take_along_axis函數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是原數(shù)組a，第二個(gè)參數(shù)是經(jīng)過(guò)排序后的下標(biāo)數(shù)組。這個(gè)函數(shù)會(huì)返回按照排序后的下標(biāo)數(shù)組重新構(gòu)造的數(shù)組。

四、總結(jié)

本文主要介紹了使用numpy中np.sort函數(shù)返回索引的詳細(xì)解釋和使用方法，包括基本語(yǔ)法、特殊用法以及避免在函數(shù)參數(shù)中使用np.sort函數(shù)返回索引。使用np.sort函數(shù)返回的下標(biāo)數(shù)組在多維數(shù)組排序時(shí)特別有用，需要特別注意在使用過(guò)程中的問(wèn)題和陷阱。

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