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如何对Python NumPy数组进行并列排序

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排序是数字处理中最常见的操作之一，NumPy数组也不例外。NumPy提供了多种排序算法，包括快速排序、归并排序、堆排序等。本篇攻略将详细讲解如何对Python NumPy数组进行并列排序。

一、NumPy并列排序的函数

NumPy提供了两个函数用于对数组进行排序：numpy.sort()和numpy.argsort()。

  1. numpy.sort()

numpy.sort()函数返回一个排序后的数组。它通常会创建一个新的数组，而不会更改原始数组。默认情况下，该函数按升序排序，但是也可以通过传递kind参数来指定排序算法。以下是一个例子：

import numpy as np

arr = np.array([3, 1, 4, 6, 2, 7])
sorted_arr = np.sort(arr)

print(sorted_arr)

输出：

[1 2 3 4 6 7]
  1. numpy.argsort()

numpy.argsort()函数实现间接排序。它返回一个索引数组，指示如何排列原始数组才能按升序排序。以下是一个例子：

import numpy as np

arr = np.array([3, 1, 4, 6, 2, 7])
idx = np.argsort(arr)

print(idx)

输出：

[1 4 0 2 3 5]

在这个例子中，原始数组被排序后的结果是[1, 2, 3, 4, 6, 7]，而argsort()函数返回的索引数组是[1, 4, 0, 2, 3, 5]。这意味着，对于原始数组，数字 1 应该放在索引1的位置，数字 2 应该放在索引4的位置，数字 3 应该放在索引0的位置，以此类推。

二、NumPy并列排序的方法

NumPy提供了多种并列排序的方法，包括：

  1. 对一维数组的排序
  2. 对二维数组的排序
  3. 对包含结构化数据的数组的排序

下面分别介绍这三种情况下的排序方法。

1. 对一维数组的排序

对一维数组的排序非常容易。以下是一个例子：

import numpy as np

arr = np.array([3, 1, 4, 6, 2, 7])
idx = np.argsort(arr)

print(arr[idx])

输出：

[1 2 3 4 6 7]

在这个例子中，首先使用argsort()函数得到了排序后的数字在原始数组中的索引，然后使用这些索引来获取排序后的结果。

2. 对二维数组的排序

对二维数组的排序稍微复杂一些。它通常需要指定要排序的轴。以下是一个例子：

import numpy as np

arr = np.array([[3, 1, 4],
                [6, 2, 7]])
idx = np.argsort(arr, axis=1)

print(arr)
print(arr[np.arange(len(idx))[:, None], idx])

输出：

[[3 1 4]
 [6 2 7]]
[[1 3 4]
 [2 6 7]]

在这个例子中，首先使用argsort()函数得到了排序后的数字在每行中的索引，然后使用这些索引来获取排序后的结果。这里用了np.arange(len(idx))[:, None]这个方法来使得行坐标列向量与列坐标矩阵对应。

3. 对包含结构化数据的数组的排序

对于包含结构化数据的数组，可以通过指定排序的字段和排序算法来对其进行排序。以下是一个例子：

import numpy as np

arr = np.array([('Alice', 25),
                ('Bob', 20),
                ('Charlie', 30)],
                dtype=[('name', 'U10'), ('age', int)])
sorted_arr = np.sort(arr, order='age')

print(sorted_arr)

输出：

[('Bob', 20) ('Alice', 25) ('Charlie', 30)]

在这个例子中，首先定义了一个包含结构化数据的数组，这个数组包含两个字段：name和age。然后使用sort()函数按年龄对数组进行排序，order参数指定了按年龄进行排序。

三、总结

NumPy提供了两个函数和多种方法来对数组进行排序。numpy.sort()函数返回一个排序后的数组，而numpy.argsort()函数返回一个索引数组，指示如何排列原始数组才能按升序排序。顺便介绍了对一维数组的排序、对二维数组的排序和对包含结构化数据的数组的排序。对于对数组进行排序的任务，可以灵活运用这些方法。

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