数据处理遇到麻烦不要慌，5个优雅的Numpy函数助你走出困境

选自TowardsDataScience

作者：Baijayanta Roy

机器之心编译

参与：Luo Sainan、杜伟

在机器学习和数据科学工程的日常数据处理中，我们会遇到一些特殊的情况，需要用样板代码来解决这些问题。在此期间，根据社区的需求和使用，一些样板代码已经被转换成核心语言或包本身提供的基本功能。本文作者将分享 5 个优雅的 Python Numpy 函数，有助于高效、简洁的数据处理。

在 reshape 函数中使用参数-1

Numpy 允许我们根据给定的新形状重塑矩阵，新形状应该和原形状兼容。有意思的是，我们可以将新形状中的一个参数赋值为-1。这仅仅表明它是一个未知的维度，我们希望 Numpy 来算出这个未知的维度应该是多少：Numpy 将通过查看数组的长度和剩余维度来确保它满足上述标准。让我们来看以下例子：

维度为-1 的不同 reshape 操作图示。

假设我们给定行参数为 1，列参数为-1，那么 Numpy 将计算出 reshape 后的列数为 8。

假设我们给定行参数为-1，列参数为 1，那么 Numpy 将计算出 reshape 后的行数为 8。

下面的代码也是一样的道理。

这也适用于任何更高维度张量的 reshape，但是只有一个维度的参数能赋值为-1。

如果我们尝试 reshape 不兼容的形状或者是给定的未知维度参数多于 1 个，那么将会报错。

总而言之，当试图对一个张量进行 reshape 操作时，新的形状必须包含与旧的形状相同数量的元素，这意味着两个形状的维度乘积必须相等。当使用 -1 参数时，与-1 相对应的维数将是原始数组的维数除以新形状中已给出维数的乘积，以便维持相同数量的元素。

Argpartition：在数组中找到最大的 N 个元素。

Numpy 的 argpartion 函数可以高效地找到 N 个最大值的索引并返回 N 个值。在给出索引后，我们可以根据需要进行值排序。

Clip：如何使数组中的值保持在一定区间内

在很多数据处理和算法中（比如强化学习中的 PPO），我们需要使得所有的值保持在一个上下限区间内。Numpy 内置的 Clip 函数可以解决这个问题。Numpy clip () 函数用于对数组中的值进行限制。给定一个区间范围，区间范围外的值将被截断到区间的边界上。例如，如果指定的区间是 [-1,1]，小于-1 的值将变为-1，而大于 1 的值将变为 1。

Clip 示例：限制数组中的最小值为 2，最大值为 6。

Extract：从数组中提取符合条件的元素

我们可以使用 Numpy extract () 函数从数组中提取符合条件的特定元素。

同样地，如果有需要，我们可以用 AND 和 OR 组合的直接条件，如下所示：

setdiff1d：如何找到仅在 A 数组中有而 B 数组没有的元素

返回数组中不在另一个数组中的独有元素。这等价于两个数组元素集合的差集。

小结

以上 5 个 Numpy 函数并不经常被社区使用，但是它们非常简洁和优雅。在我看来，我们应该尽可能在出现类似情况时使用这些函数，不仅因为代码量更少，更因为它们是解决复杂问题的绝妙方法。

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