是否有一个 NumPy 函数来返回数组中某物的第一个索引？

Question

我知道 Python 列表有一种方法可以返回某物的第一个索引：

>>> l = [1, 2, 3]
>>> l.index(2)
1

NumPy 数组有类似的东西吗？

Answer 1

之前没有提到的另一个选项是 bisect 模块，它也适用于列表，但需要预先排序的列表/数组：

import bisect
import numpy as np
z = np.array([104,113,120,122,126,138])
bisect.bisect_left(z, 122)

产量

3

当您要查找的数字在数组中不存在时，bisect 也会返回结果，以便将数字插入到正确的位置。

Answer 2

numpy 内置了一种相当惯用且矢量化的方法来执行此操作。它使用 np.argmax() 函数的一个怪癖来实现这一点——如果许多值匹配，它返回第一个匹配的索引。诀窍在于，对于布尔值，只有两个值：True (1) 和 False (0)。因此，返回的索引将是第一个 True 的索引。

对于提供的简单示例，您可以看到它与以下内容一起使用

>>> np.argmax(np.array([1,2,3]) == 2)
1

一个很好的例子是计算桶，例如用于分类。假设您有一个切点数组，并且您想要对应于数组中每个元素的“桶”。该算法是计算cuts 的第一个索引，其中x < cuts（在用np.Infitnity 填充cuts 之后）。我可以使用广播来广播比较，然后沿 cuts-broadcasted 轴应用 argmax。

>>> cuts = np.array([10, 50, 100])
>>> cuts_pad = np.array([*cuts, np.Infinity])
>>> x   = np.array([7, 11, 80, 443])
>>> bins = np.argmax( x[:, np.newaxis] < cuts_pad[np.newaxis, :], axis = 1)
>>> print(bins)
[0, 1, 2, 3]

正如预期的那样，x 中的每个值都落入顺序箱之一，具有明确定义且易于指定的边缘情况行为。

Answer 3

找到另一个带循环的解决方案：

new_array_of_indicies = []

for i in range(len(some_array)):
  if some_array[i] == some_value:
    new_array_of_indicies.append(i)
    

Answer 4

使用 ndindex

样本数组

arr = np.array([[1,4],
                 [2,3]])
print(arr)

...[[1,4],
    [2,3]]
 

创建一个空列表来存储索引和元素元组

 index_elements = []
 for i in np.ndindex(arr.shape):
     index_elements.append((arr[i],i))

 

将元组列表转换为字典

 index_elements = dict(index_elements)

键是元素，值是它们 索引 - 使用键来访问索引

 index_elements[4] 
  

输出

  ... (0,1)
  

Answer 5

是的，给定一个数组 array 和一个值 item 进行搜索，您可以使用 np.where 作为：

itemindex = numpy.where(array==item)

结果是一个元组，首先是所有行索引，然后是所有列索引。

例如，如果一个数组是二维的，并且它在两个位置包含您的项目，那么

array[itemindex[0][0]][itemindex[1][0]]

将等于您的项目，因此将是：

array[itemindex[0][1]][itemindex[1][1]]

Answer 6

对于一维 排序 数组，使用返回 NumPy 整数（位置）的numpy.searchsorted 会更加简单和高效 O(log(n))。例如，

arr = np.array([1, 1, 1, 2, 3, 3, 4])
i = np.searchsorted(arr, 3)

只要确保数组已经排序

还要检查返回的索引 i 是否真的包含搜索到的元素，因为 searchsorted 的主要目标是找到应该插入元素以保持顺序的索引。

if arr[i] == 3:
    print("present")
else:
    print("not present")

Answer 7

注意：这是针对python 2.7版本的

您可以使用 lambda 函数来处理该问题，它适用于 NumPy 数组和列表。

your_list = [11, 22, 23, 44, 55]
result = filter(lambda x:your_list[x]>30, range(len(your_list)))
#result: [3, 4]

import numpy as np
your_numpy_array = np.array([11, 22, 23, 44, 55])
result = filter(lambda x:your_numpy_array [x]>30, range(len(your_list)))
#result: [3, 4]

你可以使用

result[0]

获取过滤元素的第一个索引。

对于 python 3.6，使用

list(result)

而不是

result

Answer 8

l.index(x) 返回最小的 i，使得 i 是 x 在列表中第一次出现的索引。

可以放心地假设 Python 中的 index() 函数已实现，因此它会在找到第一个匹配项后停止，这会产生最佳的平均性能。

要在 NumPy 数组中找到第一个匹配后停止的元素，请使用迭代器 (ndenumerate)。

In [67]: l=range(100)

In [68]: l.index(2)
Out[68]: 2

NumPy 数组：

In [69]: a = np.arange(100)

In [70]: next((idx for idx, val in np.ndenumerate(a) if val==2))
Out[70]: (2L,)

请注意，如果找不到元素，index() 和 next 两种方法都会返回错误。使用next，可以使用第二个参数返回一个特殊值，以防找不到元素，例如

In [77]: next((idx for idx, val in np.ndenumerate(a) if val==400),None)

NumPy 中还有其他函数（argmax、where 和 nonzero）可用于查找数组中的元素，但它们都有一个缺点，就是要遍历整个数组来查找 所有次出现，因此没有针对查找第一个元素进行优化。另请注意，where 和 nonzero 返回数组，因此您需要选择第一个元素来获取索引。

In [71]: np.argmax(a==2)
Out[71]: 2

In [72]: np.where(a==2)
Out[72]: (array([2], dtype=int64),)

In [73]: np.nonzero(a==2)
Out[73]: (array([2], dtype=int64),)

时间比较

仅检查对于大型数组，使用迭代器的解决方案会更快当搜索的项目位于数组的开头时（在 IPython shell 中使用 %timeit）：

In [285]: a = np.arange(100000)

In [286]: %timeit next((idx for idx, val in np.ndenumerate(a) if val==0))
100000 loops, best of 3: 17.6 µs per loop

In [287]: %timeit np.argmax(a==0)
1000 loops, best of 3: 254 µs per loop

In [288]: %timeit np.where(a==0)[0][0]
1000 loops, best of 3: 314 µs per loop

---

这是一个开放的NumPy GitHub issue。

另见：Numpy: find first index of value fast

Answer 9

您还可以将 NumPy 数组转换为空中列表并获取其索引。例如，

l = [1,2,3,4,5] # Python list
a = numpy.array(l) # NumPy array
i = a.tolist().index(2) # i will return index of 2
print i

它将打印 1。

Answer 10

要根据任何标准编制索引，您可以这样做：

In [1]: from numpy import *
In [2]: x = arange(125).reshape((5,5,5))
In [3]: y = indices(x.shape)
In [4]: locs = y[:,x >= 120] # put whatever you want in place of x >= 120
In [5]: pts = hsplit(locs, len(locs[0]))
In [6]: for pt in pts:
   .....:         print(', '.join(str(p[0]) for p in pt))
4, 4, 0
4, 4, 1
4, 4, 2
4, 4, 3
4, 4, 4

这里有一个快速的函数来做 list.index() 的工作，除了如果没有找到它不会引发异常。当心——这在大型阵列上可能非常慢。如果您愿意将其用作方法，您可能可以将其修补到数组中。

def ndindex(ndarray, item):
    if len(ndarray.shape) == 1:
        try:
            return [ndarray.tolist().index(item)]
        except:
            pass
    else:
        for i, subarray in enumerate(ndarray):
            try:
                return [i] + ndindex(subarray, item)
            except:
                pass

In [1]: ndindex(x, 103)
Out[1]: [4, 0, 3]

Answer 11

NumPy 中有很多操作可以组合在一起来实现这一点。这将返回等于 item 的元素索引：

numpy.nonzero(array - item)

然后您可以获取列表的第一个元素以获得单个元素。

Answer 12

只需在np.ndenumerate 的基础上添加一个非常高效且方便的numba 替代方案即可找到第一个索引：

from numba import njit
import numpy as np

@njit
def index(array, item):
    for idx, val in np.ndenumerate(array):
        if val == item:
            return idx
    # If no item was found return None, other return types might be a problem due to
    # numbas type inference.

这非常快，自然地处理多维数组：

>>> arr1 = np.ones((100, 100, 100))
>>> arr1[2, 2, 2] = 2

>>> index(arr1, 2)
(2, 2, 2)

>>> arr2 = np.ones(20)
>>> arr2[5] = 2

>>> index(arr2, 2)
(5,)

这可能比使用np.where 或np.nonzero 的任何方法快得多（因为它会使操作短路）。

---

但是np.argwhere 也可以优雅地 处理多维数组（您需要手动将其转换为元组并且它不会短路）但它会失败如果没有找到匹配项：

>>> tuple(np.argwhere(arr1 == 2)[0])
(2, 2, 2)
>>> tuple(np.argwhere(arr2 == 2)[0])
(5,)

Answer 13

numpy_indexed 包（免责声明，我是它的作者）包含 numpy.ndarray 的 list.index 的矢量化等效项；那就是：

sequence_of_arrays = [[0, 1], [1, 2], [-5, 0]]
arrays_to_query = [[-5, 0], [1, 0]]

import numpy_indexed as npi
idx = npi.indices(sequence_of_arrays, arrays_to_query, missing=-1)
print(idx)   # [2, -1]

此解决方案具有矢量化性能，可推广到 ndarray，并具有多种处理缺失值的方法。

Answer 14

对于一维数组，我推荐np.flatnonzero(array == value)[0]，它等同于np.nonzero(array == value)[0][0] 和np.where(array == value)[0][0]，但避免了拆箱一元元组的丑陋。

Answer 15

从 np.where() 中选择第一个元素的另一种方法是使用生成器表达式和 enumerate，例如：

>>> import numpy as np
>>> x = np.arange(100)   # x = array([0, 1, 2, 3, ... 99])
>>> next(i for i, x_i in enumerate(x) if x_i == 2)
2

对于二维数组，可以这样做：

>>> x = np.arange(100).reshape(10,10)   # x = array([[0, 1, 2,... 9], [10,..19],])
>>> next((i,j) for i, x_i in enumerate(x) 
...            for j, x_ij in enumerate(x_i) if x_ij == 2)
(0, 2)

这种方法的优点是它在找到第一个匹配项后停止检查数组的元素，而 np.where 会检查所有元素是否匹配。如果数组早期有匹配，生成器表达式会更快。

Answer 16

如果你需要只有一个值的第一次出现的索引，你可以使用nonzero（或where，在这种情况下相当于相同的东西）：

>>> t = array([1, 1, 1, 2, 2, 3, 8, 3, 8, 8])
>>> nonzero(t == 8)
(array([6, 8, 9]),)
>>> nonzero(t == 8)[0][0]
6

如果您需要 许多值 中的每一个的第一个索引，您显然可以重复上述操作，但有一个技巧可能更快。下面找到每个子序列的第一个元素的索引：

>>> nonzero(r_[1, diff(t)[:-1]])
(array([0, 3, 5, 6, 7, 8]),)

注意它找到了两个 3s 子序列和两个 8s 子序列的开头：

[1, 1, 1, 2, 2, 3, 8, 3 , 8, 8]

所以它与查找每个值的第一个出现略有不同。在您的程序中，您可以使用t 的排序版本来获得您想要的：

>>> st = sorted(t)
>>> nonzero(r_[1, diff(st)[:-1]])
(array([0, 3, 5, 7]),)

Answer 17

如果您打算将其用作其他内容的索引，如果数组是可广播的，则可以使用布尔索引；您不需要显式索引。最简单的方法是简单地根据真值进行索引。

other_array[first_array == item]

任何布尔运算都有效：

a = numpy.arange(100)
other_array[first_array > 50]

非零方法也接受布尔值：

index = numpy.nonzero(first_array == item)[0][0]

两个零用于索引元组（假设 first_array 为 1D），然后是索引数组中的第一项。