配列の要素をソートするには、numpy.ndarray オブジェクトで使える sort() メソッド、または numpy ライブラリの sort() 関数を使います。 メソッドは既存の配列そのものを並び替えるのに対し、関数は新しい配列を作ります。 配列のソート. 配列をコピーする numpy.copy. ã¼ã¤ã³ããã¯ã¹ï¼ãªã¹ãã«ããé¸æï¼ã¨ã®çµã¿åãã. NumPy配列のコピー 2015/04/01. copy. 親戚の中学１年生のboyゆうちゃん（偽名です。あしからず。）とPythonの勉強をはじめます。Pythonのホームページ作る話をしてたら、勢いで教えることになってしまいました。楽しみ～。 この中に owndata という情報があって、これはオブジェクトのメモリが自身のものか、それとも別のオブジェクトを参照しているかを表す。, つまり、自身でメモリを確保しているのではなく、別のオブジェクトを参照しているだけ。, 同じように ndarray#base を使って調べることもできそうだ。 NumPyを使う上で必須となる操作である、インデクシングとスライシングの使い方についてまとめます。 インデクシングもスライシングも、ある配列(ndarray)から一部の要素を参照するための操作です。 他のプログラミング言語で用意されて... ファンシーインデックスの簡単な例はすぐに理解できますが、使い方の仕組みが分からず悩んでしまいました。キーワードは「ブロードキャスト」「インデックスとして渡す配列の数」「list指定とNumPy配列指定の違い」です。ルールがわかればスッキリします。. 5 BuildVersion: 19F101 $ python -V Python 3.7 . リストの「参照渡し」「浅いコピー」「深いコピー」とNumPyの配列の「参照渡し」「コピー」とは、コンピューターの内部でのメモリーの扱いも実行のしかたも全然違います。これを混同してしまうと大変なことになります。ここでは、NumPyの配列の「 5. スカラー10をxと同じ形状(5,)になるようにコピーしてから加算をしている． ... NumPyの配列に対して要素がTrueかFalseになる条件式を書くと，要素がTrueかFalseの配列が生成される． これをBoolインデックス配列とよぶ． 今回は NumPy の配列を操作するときにメモリのコピーが生じているか調べる方法について。 使った環境は次のとおり。 $ sw_vers ProductName: Mac OS X ProductVersion: 10.15 . NumPy の配列には flags というアトリビュートがあって、ここから配列の情報がいくらか得られる。 配列のソート. パッケージって、プログラムの初心者はあまり使わない（？）ですし、練習でコードを書くのにもフォルダを複数作る必要があり、面倒です。その割に、本を目で追うだけでは、わかったつもりになってしまう内容が多いです。この記事では、初心者が勘違いしたり... 最初、Pythonの変更不能体（イミュータブル）という言葉を聞いて、私はJavaやCなどで用意されている「定数」をイメージしてしまったのですが、変更不能体（イミュータブル）は定数ではありません。 NumPy配列ndarrayの要素や部分配列（行・列など）は[○, ○, ○, ...]のように各次元の位置や範囲をカンマ区切りで指定する。 各次元の位置は、以下のように様々な形式で指定できる。 以下、位置・範囲の指定方法について説明する。 ある配列(ndarrayやリスト)をコピーして別のndarrayとして扱うには、numpy.copy を使用します。 同様の関数は、ndarrayに対しても定義されており、ndarray.copy を使用しても実現可能です。 Pythonの代入は参照そのものがコピーされるため、同じオブジェクトに別名をつけ … その中にある data というキーからは、配列の最初の要素が格納されているメモリのアドレス情報が得られる。, なお、それ以外にも大きな配列を用意してベンチマークしたり、ソースコードを読んで調べることも考えられる。, NumPyによるデータ分析入門 ―配列操作、線形代数、機械学習のためのPythonプログラミング, 今回は scikit-learn の FeatureUnion を pandas の DataFrame …, Python: sklearn-pandas で scikit-learn と pandas の食べ…, Python: scikit-learn の FeatureUnion を pandas の Dat…. ある配列(ndarrayやリスト)をコピーして別のndarrayとして扱うには、numpy.copy を使用します。同様の関数は、ndarrayに対しても定義されており、ndarray.copy を使用しても実現可能です。, Pythonの代入は参照そのものがコピーされるため、同じオブジェクトに別名をつけただけになってしまいます。NumPyも同様で、ndarrayを代入してコピーしようとしても同じ参照の為、別のndarrayとはなりません。, 上記例ではaをコピーしようとbに代入していますが、同じ参照の為、aの更新がbに反映されてしまっています。numpy.copy 関数の使い方を以下にまとめます。, numpy.copy 関数は、ある配列を別のndarrayにコピーするための関数です。引数でコピー元となる配列(array_like)を引数で指定すると、そのデータをコピーした配列(ndarray)を返します。, コピー元の配列がndarrayであれば、ndarray.copy が使えます。こちらのほうが見やすいかもしれません。動作としては同じです。, numpy.where で配列から条件に一致するデータのインデックスを抽出する方法, matplotlib.pyplot.plotで折れ線グラフや数学のグラフを描画する方法, 省略可能。データをメモリ上にどのような順序で保持するかを、'C','F','A','K' で指定します。デフォルトは 'K' で元の配列と同じ順序を継承します。※ndarray.copyとデフォルト値が異なります。, 省略可能。データをメモリ上にどのように保持するかを、'C','F','A','K' で指定します。デフォルトは 'C' で元の配列と同じメモリレイアウトを継承します。※numpy.copyとデフォルト値が異なります。. 7 $ pip list | grep -i numpy numpy 1.19 . そして、配列への操作によって、メモリが確保されて新しい配列が作られるか、それとも単なるビューになるかは異なる。 NumPy配列のインデクシングとスライシング. 紹介特典をご利用される場合は、2020年11月30日 23:59までにNURO 光へのお申し込みを完了する必要があります。. リストの「参照渡し」「浅いコピー」「深いコピー」とNumPyの配列の「参照渡し」「コピー」とは、コンピューターの内部でのメモリーの扱いも実行のしかたも全然違います。これを混同してしまうと大変なことになります。ここでは、NumPyの配列の「参照渡し」「コピー」について整理します。また、NumPy配列のデータ型がオブジェクト型の場合は説明の対象から外します。, なお、リストの「参照渡し」「浅いコピー」「深いコピー」は、以下の記事で紹介しています。できれば、この記事を読む前に目を通してください。, また、どのようにコピーすればよいのか結果だけを知りたい方は、この記事の最後のまとめ（リストとNumPy配列のコピーの比較）だけをご覧ください。リストとNumPyの配列の「参照渡し」「浅いコピー」「深いコピー」「NumPyのコピー」等を網羅した比較表です。, リストとNumPyの配列は、メモリーの扱いが異なるため、リストの考え方は通用しません。どのようにメモリーの扱いが違うかを簡単に（？）紹介したいと思います。 リストではアドレスの参照の仕方を勉強した方がおもしろいと思いますが、NumPyの配列では、あまり、深みにはまらない方がよいのではないかと思います。, コード01は、3行目で参照渡し(b=a)を行っています。参照渡しでは、aが参照しているリストのオブジェクト[1, 2]のアドレスをbに渡すため、aとbのidは同じになります。なお、このリストオブジェクトには要素である整数1、整数2のアドレスが記憶されています。aとbは同じリストオブジェクトを参照しているので、当然、a[0]とb[0]のidも同じになり、a[0]とb[0]は同じアドレスに記憶された整数1を参照します。, 次に、6行目でa[0]に3を代入した後のidを見てみましょう。a, bのidは代入前と同じです。つまり、同じリストオブジェクトを参照しています。一方、要素であるa[0], b[0]は代入前とは違うidを参照しています。, a[0] = 3では、要素の参照先を元の整数1とは別の場所に記憶した整数3に変更します。だから、代入前と代入後で、id(a[0])やid(b[0])は変化します。, しかし、aもbも同じリストオブジェクトを参照しているので、aが参照しているリストオブジェクトの内容が変更されれば、bの内容も連動して変更されます。だから、代入後のid(a[0])とid(b[0])は互いに同じidになります。, コード02は、4行目で深いコピー(b=copy.deepcopy(a))を行います。深いコピーではリストオブジェクトを共有するのではなく、全く別の新しいリストオブジェクトを作成します。したがって、深いコピー後の、aとbのidは互いに異なります。, しかし、理解しにくいのは出力を見ると、深いコピー後のa[0]とb[0]が互いに同じidになっています。これは、わざわざ同じ整数要素を別の場所にも記憶させる必要はないというPython内部での節約術です。, 同じアドレスの整数を共有すると、要素の変更が連動してしまうのではないかと思うかもしれませんが、要素が整数やタプルのような変更不能対（イミュータブル）の場合は問題にはなりません。, 7行目でa[0]に3を代入するときに、もし、元の整数1が記憶されているアドレスに3を上書きすると変更が連動してしまいます。しかし、実際には代入する整数3は、整数1とは違うアドレスに記憶されます。整数1を書き換えるのではなく、整数1は放置し、全く新しい場所に整数3を再定義するのです。だから、a[0]に3を代入しても、b[0]は連動して変化しないのです。, 7行目でa[0]に3を代入した後のidを見てみましょう。 b[0]のidは代入前と同じですが、3を代入したa[0]は代入前とidが異なります。, なお、 要素がリストのような変更可能体（ミュータブル）の場合には、idが同じだと深いコピーにならないので、値を共有せずidが変化します。 あくまで、それぞれの変数が互いに独立を保てる場合だけPythonが節約術を行使するのです。, この様に実際には内部で少し複雑な処理がなされている場合があります。しかし、考え方としては、深いコピーでは全く違うリストオブジェクトを作成すると考えておいた方が理解しやすいと思います。, つまり、重要なことは深いコピーでは変数a、bは互いに独立しており、片方の要素を変更しても他方が連動しないということです。, NumPyのidを調べてみたのですが、要素のidについては、変な結果になることが分かりました。内容が趣味の世界になるので、記事をクリックで表示する形式にしました。興味のあるかただけ開いてください。ただ、ここで知っておかなければならないのは、リストとNumPyの配列は、アドレスの参照方法がまったく異なり、リストの時の考え方は通用しないと言うことです。, なお、NumPyの配列は、リストと比較し、行列計算が異常に速く科学技術計算にも耐えられる速度を実現できます。しかし、その速度を実現するためにリストにはない制約もあります。, ①各要素のデータの型は同じでなければならない。②多次元配列にする場合、各次元の要素数は同じでなくてはならない。③メモリー上のデータの保存では連続したメモリー領域を確保している。④原則、最初に決めた配列の大きさを途中で変えられない。x=numpy.append(x,y)で追加できなくもないが、メモリーを別の領域に確保しなおすため、リストのx.append(y)よりも遅い。, これらの制約や、内部での計算方法の様々な工夫によりNumPyの配列は、超スピードの行列計算が可能になっています。メモリーの参照の仕方が難しいのは仕方がないのかもしれません。, ※ブラウザによっては最初から表示されてしまいます。(Google Chrome推奨), コード03は、4行目で参照渡し(b = a)を行います。参照渡し直後は、aとbのidは互いに同じです。また、a[0]とb[0]のidも互いに同じになっています。ここまでは、リストと同じです。, 次に、7行目でa[0]に3を代入した後のidを見てみましょう。a, bのidは互いに同じIDであり、a[0], b[0]のidもお互いに同じです。これも、リストと同じです。, しかし、リストの場合は代入前のa[0], b[0]のidと代入後のa[0], b[0]のidが同じだったのに対して、NumPyの配列では代入前後でidが変化しません。, この様に、リストとNumPy配列で、メモリーの参照の仕方が異なることが分かります。, コード04は、4行目でNumPyで用意されたコピー(b=a.copy())を行います。コピー直後、aとbのidはそれぞれ異なります。しかし、a[0]とb[0]のidは互いに同じです。ここまではリストと同じです。次に、7行目でa[0]に3を代入した後のidを見てみましょう。a, bのidは代入前と同じです。しかし、リストと異なり、a[0], b[0]のidはどちらも代入前と変化しないのです。, これは、驚きです。a[0], b[0]のidはお互い同じなのに、a[0], b[0]はそれぞれ異なる値3, 1を示しているのです。全く、意味がわかりません。, 単に私が勉強不足なだけなのですが、NumPyのアドレスの参照方法については、あまり深追いしない方がよいのではないかと思いました。（でも、どうなっているのか本当は知りたい）, コード05はもっと変な結果になりました。全く別に定義したNumPy配列の要素も全て同じidになりました。NumPy配列の要素のidについては参照渡しとかコピーとか関係なかったみたいです。違う変数に代入したNumPy配列であっても、要素は同じオブジェクトとして一括管理しているということなのでしょうか？, 以下、NumPy配列の「参照渡し」と「コピー」のやり方を紹介します。理屈を知ろうとすると難しいですが、やり方は簡単です。すぐに覚えられます。なお、 NumPy配列 にはリストの「浅いコピー」に相当するものはなく、すべて「深いコピー」になります。, NumPyの配列の「参照渡し」は3通りあります。1つ目の方法は、5行目のように「b = a」と直接代入する方法です。２つ目の方法は10行目、15行目のようにスライスを使う方法です。3つめの方法は20行目のように、「import numpy, b=a.view()」とする方法です。「参照渡し」ですので、片方の変数の要素を変更すると、他方の変数の要素も連動して変更されます。, ここで注意しなければならないのは、リストでスライスを用いた場合は「浅いコピー」でしたが、NumPyでは「参照渡し」になることです。, また、 26行目 のように変数を再定義した場合は、それぞれ独立した変数となります。「変数の再定義」は、現在のデータを消して上書きするのではなく、現在の記憶場所を放置し、別の記憶場所に定義し直します。, NumPyの配列に「浅いコピー」はありません。リストの「深いコピー」に相当するコピーだけが存在し、それぞれの変数は完全に独立しています。コピーの書式は、b = a.copy()（書式1）とb=numpy.copy(a)（書式2）の２種類です。いずれもNumPyで用意されたメソッドであり、リストのcopy.copy()とは異なります。, NumPyの配列でも、リストの浅いコピーで用いたb = copy.copy(a)や、深いコピーで用いたb = copy.deepcopy(a)を使用することはできます。しかし、b = copy.copy(), b = copy.deepcopy(a)は、それぞれ完全に独立した変数となりますので、あえて、リストの表記を使う必要はないと思います。, Pythonの配列では、コード09のように代入式の左辺にスライスを用いたコピー方法もあります。しかし、これは今までのように、定義されていない変数に代入する方法ではなく、すでにNumPyの配列を代入された変数に値をコピーする方法です。このとき、代入する側の配列の形と代入される側の配列の形は同じでなければなりません。 代入される側（左辺）の配列の参照先は変わらないまま、右辺の要素をコピーするので、代入前に左辺の変数が別の変数と連動する状況であれば代入後も連動し、代入される前に完全に独立した変数であれば代入後も完全に独立した変数のままです。, リストの場合左辺にスライスを用いたコピーがどうなるか調べてみましょう。結果はコード10のようになりました。a[:]=bでも、a=b[:]と同じように浅いコピーができました。しかし、a=b[:]と違い、定義されていない変数に代入することはできません。また、NumPyの配列と異なり、配列の大きさが異なる場合でも代入することができます。, リストとNumPy配列の比較は下表となります。長々と解説しましたが、NumPy配列はリストの「浅いコピー」に相当するコピーがないため、リストよりは覚えやすいと思います。リストとNumPy配列はメモリーへの記憶方法などが全く異なるので、リストのコピー方法の考え方はまったく参考にならないことに注意していただければo.k.です。, なお、NumPy配列のデータ型がオブジェクト型の場合は対象から外します。オブジェクト型の場合は以下の表とは違う結果になります。ただ、 NumPy配列 でオブジェクト型を使うぐらいならリストを使う方がよいと思います。また、表中の推奨しないとは「あえてcopyをimportしてまで使う必要もない」との意味です。, お得な紹介特典ですが（2020/11/30）をもって紹介特典の制度自体がなくなることになりました。 このアトリビュートは、オブジェクトが別のオブジェクトのメモリに由来している場合に、そのオブジェクトへの参照が入る。, ところで、インプレース演算の場合は ndarray#flags や ndarray#base を使った判定ができないのかな、と思った。, たとえば配列を使った通常の加算 (__add__()) では、新しく配列が作られてメモリのコピーが生じる。, 一方で、インプレースの加算 (__iadd__()) を使ったときも、これまで紹介してきたアトリビュートは同じ見え方になる。, NumPy の配列には __array_interface__ というアトリビュートがある。 NumPyのndarrayには代表的な機能の1つにスライシングというものがあります。スライシングを使うことで配列の特定の範囲にある要素を抜き出したり代入する際に使われるものです。本記事では、スライシングの使い方、およびその特徴について解説しています。 NumPy配列のインデクシングとスライシング. NumPy配列のスライス表記の参照と代入 2015/04/20 NumPyのndarrayは、[a:b] というような表記で範囲を指定して参照することができる。[] の中をコロンで区切って、開始インデックスと終了インデックスを書く。 終了インデックスの直前までになる。 これをスライス表記だとかスライシングなどという。 numpy.ndarrayにおけるビューとコピーについては以下の記事を参照。. 配列の要素をソートするには、numpy.ndarray オブジェクトで使える sort() メソッド、または numpy ライブラリの sort() 関数を使います。 メソッドは既存の配列そのものを並び替えるのに対し、関数は新しい配列を作ります。 0 Python の Numpy を使った配列は、機械学習や科学技術計算に不可欠なものです。そして、それらを行うには、配列の要素の値をスムーズに操作できるようになっておくと、より良いでしょう。, まずは、配列の要素の値を確認する方法と変更する方法を見ていきましょう。一次元配列と二次元配列の場合で解説していきます。, 一次元配列では、要素の値を確認したり変更したりする方法は、リストの場合と全く同じです（参考「Pythonのリストのスライスと分割の方法まとめ」）。, 確認したい要素のインデックス番号をブラケット [] で指定すると、値を確認することができます。, 代入演算子 ( = ) を使って、指定の位置の要素の値を、別のものに変更することができます。, 多次元配列の要素を参照する場合も、「配列[位置][位置]」 で指定しますが、配列は、「配列 [行, 列]」とより直感的に分かりやすく指定することができます。, 上記コードの reshape() メソッドについては「PythonでNumPyのarray使って配列を作る方法まとめ」で解説しているのでご確認ください。, 一次元配列の時と同じく、代入演算子 ( = ) を使って、指定の位置の要素の値を、別のものに変更することができます。, ただし、注意点として、reshape() メソッドを使って、一次元配列 A から 二次元配列 B を作ったような場合、配列 B の要素の値を変更すると、元の配列 A の値も変更されてしまうことを覚えておきましょう。, これを見ると、配列 A と配列 B は同一オブジェクトのように思えるのですが、 is 演算子で確認してみると、同一オブジェクトというわけではありません。, このような予期せぬ変更を防ぐには、reshape() メソッドの乱用を控えるか、オブジェクト指向プログラミングを学習すると良いでしょう。, 次にスライスについても見ていきましょう。これもリストの場合と同じです（参照「Pythonのリストのスライスと分割の方法まとめ」）。スライスする範囲を [開始位置 : 終了位置 : ステップ] で指定します。, 二次元配列の場合は、[行のスライス指定, 列のスライス指定] というように、行と列のスライス指定をカンマ区切りで行います。, 最初は戸惑うと思います。実際に、自分で二次元配列を作って、何度もスライシングを練習して身につけていきましょう。, 既存の配列をスライスして新しい配列を作る時に、要素を型変換したい場合があります。その時は、astype() 関数を使います。, ここから、全ての行の 2 列目以降の要素の値を整数に変換して、新たな配列を作ります。, 全ての要素を取り出したい場合は、リストと同じように for 文を利用することができます（参照「Pythonのリストからの要素の取り出し方法のまとめ」）。, enumerate() 関数を組み合わせると、数え番号をつけながら、要素を取り出すことができます。これはリストでも同様に利用できます。, 多次元リストからも for 文を使って要素を取り出すことができます。まず、通常の for 文を書くと、次のように行ごとに取り出されます。, 多次元配列の場合は、要素を順番に取り出したいなら、numpy ライブラリの ndenumerate() 関数を使います。この関数を使うと、要素の値を順に取り出すと同時に、その値が配列の中のどこにあるのかを（行, 列）で出力します。, ここでは、配列の要素の中から、条件に合うものを抽出する方法を見ていきます。次の配列を使って解説していきます。, まず、以下のように、ブラケット [] の中で比較演算子を使って、取り出す要素の条件を指定することができます。, 論理式を組み合わせると、さらに細かい条件を作ることができます。なお、論理式は、and, or, not ではなく、, を使います。これらは「Pythonの演算子の一覧表とわかりやすい解説」でご確認ください。, 条件に合う要素を抽出するだけでなく、その値を変更することができます。次の例をご覧ください。元の配列から、偶数は 0 に奇数は 1 に変更しています。, 配列の要素をソートするには、numpy.ndarray オブジェクトで使える sort() メソッド、または numpy ライブラリの sort() 関数を使います。, なお、numpy.ndarray オブジェクトの sort() メソッドは、並び替えの基準はリストオブジェクトの sort() メソッドと同じですが、reverse オプションはありません（参照「Pythonのリストをソートする方法まとめ」）。そのため、要素を降順にした配列を作るには、次の sort() 関数を使います。, numpy ライブラリの sort() 関数の引数には、配列だけではなく、リストやタプルを渡すこともできます。それでは見ていきましょう。, このように要素を並び替えた新しい配列を作ることができます。今回は、引数をリストにしましたが、ここが配列でも構いません。, 一次元配列の場合は、配列の操作は、リストと非常に似通っています。多次元配列の操作も、行や列や奥行きで指定するので、多次元リストよりは直感的に分かりやすく感じられるでしょう。, ただし、配列で扱うメソッドや関数は、numpy ライブラリのものなので、Python の組み込み関数などと比べると、少し違いがあります。, 次回のコメントで使用するためブラウザーに自分の名前、メールアドレス、サイトを保存する。, このサイトはスパムを低減するために Akismet を使っています。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください。, '''全ての行の 2 列目以降を int(整数)型に型変換してスライスします。''', '''降順に並び替えた配列を作るには、ソートした配列を逆順にスライスします・'''.
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