标量
Python只定义了一种特定数据类(只有一种整数类型,一种浮点类型等)。这在不需要关心数据在计算机中表示的所有方式的应用中是方便的。然而,对于科学计算,通常需要更多的控制。
在NumPy中,有24种新的基本Python类型来描述不同类型的标量。这些类型描述符主要基于CPython编写的C语言中可用的类型,其他几种类型与Python的类型兼容。
数组标量具有与之相同的属性和方法ndarrays
。[1]这允许人们将数组中的项目部分地放在与数组相同的基础上,从而平滑混合标量和数组操作时产生的粗糙边缘。
数组标量存在于数据类型的层次结构中(请参见下图)。 可以使用层次结构检测它们:例如,如果Val是数组标量对象,则 isinstance(val,np.generic)
将返回 True
。 或者,可以使用数据类型层次结构的其他成员来确定存在哪种数组标量。 因此,例如,如果val是复数值类型,则 isinstance(val,np.complexfloat)
将返回 True
, 而如果 val 是灵活的itemsize数组类型之一(string
、unicode
、void
), 则 isinstance(val,np.Flexible)
将返回 True
。
图:表示数组数据类型的类型对象的层次结构。 未示出两种整数类型intp
、uintp
它们仅指向保存平台指针的整数类型。 所有数字类型也可以使用位宽名称获得。
[1]但是,数组标量是不可变的,因此没有数组标量属性可以设置。
内置标量类型
内置标量类型如下所示。连同它们的(主要是)C衍生的名称时,整数,浮点数,和复杂的数据类型也可使用位宽度约定,以便正确的大小的数组可以总是确保(例如int8
,float64
, complex128
)。还提供了两个别名(intp
和uintp
)指向足以容纳C指针的整数类型。类似C的名称与字符代码相关联,如表中所示。但是,不鼓励使用字符代码。
一些标量类型基本上等同于基本的Python类型,因此从它们以及通用数组标量类型继承:
数组标量类型 | 相关的Python类型 |
---|---|
int_ | IntType (仅限Python 2) |
float_ | FloatType |
complex_ | ComplexType |
bytes_ | BytesType |
unicode_ | UnicodeType |
该bool_
数据类型是非常类似的Python BooleanType
,但不继承它,因为Python的 BooleanType
不允许自己被继承,并在C级的实际布尔数据的大小是不一样的一个Python布尔标量。
警告
该bool_
类型不是该类型的子类int_
(bool_
甚至不是数字类型)。这与Python bool
作为int的子类的默认实现不同。
NumPy中的默认数据类型是float_
。
在下表中,platform?
表示该类型可能并非在所有平台上都可用。指出了与不同C或Python类型的兼容性:如果两种类型的数据具有相同的大小并以相同的方式解释,则它们是兼容的。
布尔(Booleans):
类型 | 备注 | 字符代码 |
---|---|---|
bool_ | 兼容:Python bool | '?' |
bool8 | 8位 |
整数(Integers):
类型 | 备注 | 字符代码 |
---|---|---|
byte | 兼容:C char | 'b' |
short | 兼容:C短 | 'h' |
intc | 兼容:C int | 'i' |
int_ | 兼容:Python int | 'l' |
longlong | 兼容:C长 | 'q' |
intp | 大到足以适合指针 | 'p' |
int8 | 8位 | |
int16 | 16位 | |
int32 | 32位 | |
int64 | 64位 |
无符号整数(Unsigned integers):
类型 | 备注 | 字符代码 |
---|---|---|
ubyte | compatible:C unsigned char | 'B' |
ushort | 兼容:C unsigned short | 'H' |
uintc | compatible:C unsigned int | 'I' |
uint | 兼容:Python int | 'L' |
ulonglong | 兼容:C长 | 'Q' |
uintp | 大到足以适合指针 | 'P' |
uint8 | 8位 | |
uint16 | 16位 | |
uint32 | 32位 | |
uint64 | 64位 |
浮点数字(Floating-point numbers):
类型 | 备注 | 字符代码 |
---|---|---|
half | 'e' | |
single | 兼容:C浮动 | 'f' |
double | 兼容:C双 | |
float_ | 兼容:Python float | 'd' |
longfloat | 兼容:C长浮 | 'g' |
float16 | 16位 | |
float32 | 32位 | |
float64 | 64位 | |
float96 | 96位,平台? | |
float128 | 128位,平台? |
复杂的浮点数(Complex floating-point numbers):
类型 | 备注 | 字符代码 |
---|---|---|
csingle | 'F' | |
complex_ | 兼容:Python复杂 | 'D' |
clongfloat | 'G' | |
complex64 | 两个32位浮点数 | |
complex128 | 两个64位浮点数 | |
complex192 | 两个96位浮动平台? | |
complex256 | 两个128位浮点数,平台? |
任何Python对象(Any Python object):
类型 | 备注 | 字符代码 |
---|---|---|
object_ | 任何Python对象 | 'O' |
注意
实际存储在对象数组中的数据( 即 具有dtype的数组object_
)是对Python对象的引用,而不是对象本身。因此,对象数组的行为更像普通的Python lists
,因为它们的内容不必是相同的Python类型。
对象类型也是特殊的,因为包含object_
项的数组 不会object_
在项访问时返回对象,而是返回数组项引用的实际对象。
以下数据类型是灵活的:它们没有预定义的大小,并且它们描述的数据在不同的数组中可以具有不同的长度。(在字符代码中#
是一个整数,表示数据类型包含多少个元素。)
类型 | 备注 | 字符代码 |
---|---|---|
bytes_ | 兼容:Python字节 | 'S#' |
unicode_ | 兼容:Python unicode / str | 'U#' |
void | 'V#' |
警告
请参阅字符串类型的注解。
数字兼容性:如果您在数字代码中使用了旧的类型代码字符(从未推荐过), 则需要将其中一些更改为新字符。 特别是,所需的更改是 c -> S1
, b -> B
, 1 -> b
, s -> h
, w -> H
和 u -> I
。 这些更改使类型字符约定与其他Python更加一致 诸如 struct
模块之类的模块。
属性
数组标量对象的 数组优先级
为NPY_SCALAR_PRIORITY
(-1,000,000.0)。它们也(还)没有 ctypes
属性。否则,它们与数组共享相同的属性:
方法 | 描述 |
---|---|
generic.flags | 标志的整数值 |
generic.shape | 数组维度的元组 |
generic.strides | 每个维度中的字节元组步骤 |
generic.ndim | 数组维数 |
generic.data | 指向数据开始的指针 |
generic.size | gentype中的元素数量 |
generic.itemsize | 一个元素的长度,以字节为单位 |
generic.base | 基础对象 |
generic.dtype | 获取数组数据描述符 |
generic.real | 标量的真实部分 |
generic.imag | 标量的虚部 |
generic.flat | 标量的一维视图 |
generic.T | 颠倒 |
generic.array_interface | 数组协议:Python端 |
generic.array_struct | 数组协议:struct |
generic.array_priority | 数组优先级。 |
generic.array_wrap() | sc .__ array_wrap __(obj)从数组返回标量 |
索引
另见
数组标量可以像0维数组一样索引:如果 x 是数组标量,
x[()]
返回数组标量的副本x[...]
返回0维ndarray
x['field-name']
返回字段 field-name中 的数组标量。(例如, x 可以包含字段,当它对应于结构化数据类型时。)
方法
数组标量具有与数组完全相同的方法。这些方法的默认行为是在内部将标量转换为等效的0维数组并调用相应的数组方法。 此外,数组标量的数学运算被定义,使得在相同的硬件标志被设置, 并用于解释结果作为通函数(ufunc), 使得用于ufuncs错误状态也延续到上数组标量的数学。
以上规则的例外情况如下:
方法 | 描述 |
---|---|
generic | numpy标量类型的基类。 |
generic.array() | sc .__ array __(dtype)从带有指定dtype的标量返回0-dim数组 |
generic.array_wrap() | sc .__ array_wrap __(obj)从数组返回标量 |
generic.squeeze() | 未实现(虚拟属性) |
generic.byteswap() | 未实现(虚拟属性) |
generic.reduce() | 泡菜的助手 |
generic.setstate() | |
generic.setflags() | 未实现(虚拟属性) |
定义新类型
有两种方法可以有效地定义新的数组标量类型(除了从内置标量类型组合结构化类型dtypes):一种方法是简单地子类化 ndarray
并覆盖感兴趣的方法。 这将在一定程度上起作用,但内部某些行为由数组的数据类型修复。要完全自定义数组的数据类型, 您需要定义新的数据类型,并使用NumPy进行注册。 这些新类型只能使用NumPy C-API在C中定义。