在 Python 中使用 NumPy 时，数组的索引和切片是一项基础且强大的功能，它允许访问和操作数组的特定部分。本文主要介绍一下Python 使用 NumPy 数组索引和切片的方法，以及相关示例代码。

参考文档：https://www.cjavapy.com/article/3187/

1、普通索引

普通索引是指使用单个整数或整数列表来索引数组中的元素。

1）单个元素索引

要访问 NumPy 数组的单个元素，可以使用单个整数索引。索引从 0 开始，表示数组的第一行第一个元素。

import numpy as np

data = np.array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])

print(data[0])
# 输出：1

2）多维元素索引

import numpy as np

data = np.array([[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8]])

print(data[1, 3]) #第二行第四个元素
# 输出：8

2、高级索引

高级索引允许使用布尔值或数组来索引数组中的元素。

1）布尔索引

布尔索引是一种用于根据元素的值来选择要返回的元素的索引方法。

import numpy as np

# 创建一个 2D 数组
data = np.array([[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8]])

# 创建一个布尔数组
mask = data > 5

# 使用布尔索引
print(data[mask])
# 输出：[6 7 8]

2）整数数组索引

语法：arr[indices]

使用一个整数数组作为索引，可以用来选择数组中的特定元素。如二维数组操作的就是行。

import numpy as np

a = np.array([[1, 2], [3, 4], [5, 6]])
idx = np.array([[0, 2],[1,2]])
print(a[idx])  # 使用整数数组索引,这是一个数组，而不能使用print(a[[0, 2],[1,2]]) 
# [[[1 2]
#  [5 6]]

# [[3 4]
# [5 6]]]

3）花式索引

语法：arr[ind1, ind2, ...]

花式索引指的是利用多个整数数组进行索引。花式索引根据索引数组的值作为目标数组的某个轴的下标来取值。花式索引跟切片不一样，它总是将数据复制到新数组中。如二维数组操作的是行列对应的元素。

import numpy as np

a = np.array([[1, 2], [3, 4], [5, 6]])
idx = np.array([[0, 2],[1,2],[0,1]])
#print(a[idx])  # 使用整数数组索引
#print(a)
print(a[[0,1,1]]) # 花式索引
print("---------")
print(a[[0,1,1],[0,0,0]])

#a = np.array([[[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]],
#              [[10, 11, 12], [13, 14, 15], [16, 17, 18]]
#              ])
#idx = np.array([[0, 1],[0,1]])
#print(a[idx])  # 使用整数数组索引

3、切片索引

切片索引允许访问 NumPy 数组的连续元素子集。切片使用冒号 (:) 表示范围。切片是指使用 slice 对象来索引数组中的元素。

slice 对象由三个参数组成：start、stop 和 step。start 指定切片的起始位置，stop 指定切片的结束位置，step 指定切片的步长。

import numpy as np

data = np.array([[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8]])
#访问所有行，从第2个元素开始的所有元素
print(data[:, 1:])
# 输出：[[2, 3, 4], [6, 7, 8]]
# 访问从第2行开始，每行除了最后2个元素的所有元素
print(data[1:, :2])
# 输出：[[5, 6]]
# 访问第一行所有元素
print(data[0, :])
# 输出：[1 2 3 4]

# 访问第二行第三个元素
print(data[1, 2])
# 输出：7

# 访问第一列所有元素
print(data[:, 0])
# 输出：[1 5]

# 访问前两行所有元素
print(data[:2, :])
# 输出：[[1 2 3 4]
#        [5 6 7 8]]

# 访问从第二行开始的所有元素
print(data[1:])
# 输出：[[5 6 7 8]]

# 访问前两行，从第三个元素开始的所有元素
print(data[:2, 2:])
# 输出：[[3 4]
#        [7 8]]
# 省略号的使用
# 访问整个数组，可以使用省略号 (...) 来表示所有维度。
print(data[...])
# 输出：[[1 2 3 4]
#        [5 6 7 8]]

#可以使用步长来指定切片的步长。
# 访问每隔一个元素
print(data[::2, ::2])
# 输出：[[1 3]
#        [5 7]]

# 从第二行开始，每隔两个元素
print(data[1::2, ::2])
# 输出： [14 16]]

参考文档：https://www.cjavapy.com/article/3187/