极客笔记Numpy中的searchsorted函数和降序排序
在本文中，我们将介绍Numpy中的searchsorted函数以及如何在降序排序的情况下使用它。searchsorted函数是Numpy中一个十分常用的数组搜索函数，它可以用于在一个已经排序的数组中查找某个元素应该插入的位置，以保持该数组的有序性。
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searchsorted函数的基本用法
在默认情况下，Numpy中的searchsorted函数是针对升序排列的数组进行的搜索。searchsorted函数的基本用法如下所示：
import numpy as np
arr = np.array([1, 2, 3, 3, 4, 5, 6])
x = 3
idx = np.searchsorted(arr, x)
print(idx)
上述代码中，我们定义了一个长度为7的升序排列的一维数组arr，然后定义了一个变量x，它的值为3。之后，我们调用了searchsorted函数来查找元素3在数组arr中应该插入的位置。运行上述代码，我们会得到输出结果2，这意味着元素3应当插入到数组arr的第3个位置或者第4个位置（但这个函数只返回其中一个），以保持数组的有序性。
降序排列时的问题
当我们需要对降序排列的数组进行搜索时，就需要谨慎考虑searchsorted函数的用法了。首先，我们注意到，searchsorted函数的默认搜索模式是升序，因此使用默认模式对降序数组进行搜索会得到错误的结果。例如：
import numpy as np
arr = np.array([6, 5, 4, 3, 3, 2, 1])
x = 3
idx = np.searchsorted(arr, x)
print(idx)
上述代码定义了一个长度为7的降序排列的一维数组arr，然后定义了一个变量x，它的值也是3。之后，我们调用了searchsorted函数来查找元素3在数组arr中应该插入的位置。运行上述代码后，我们会得到输出结果1，这是显然错误的。
为了解决这个问题，我们需要使用searchsorted函数的另一个可选参数side。该参数用于指定搜索的方向，其中side的取值可以是’left’、’right’或者是默认值None。
在默认情况下，side的取值为None。此时，searchsorted函数会尝试找到元素在数组中应插入的最左位置或最右位置，以保持数组的有序性。但由于我们使用的是降序排列的数组，而searchsorted函数默认的后向搜索模式是不适合的。因此，当我们需要对降序数组进行搜索时，需要将side参数设置为’left’，以使用前向搜索模式进行搜索。例如：
import numpy as np
arr = np.array([6, 5, 4, 3, 3, 2, 1])
x = 3
idx = np.searchsorted(arr, x, 'left')
print(idx)
上述代码中，我们定义了一个长度为7的降序排列的一维数组arr，然后定义了一个变量x，它的值为3。之后，我们调用了searchsorted函数来查找元素3在数组arr中应该插入的位置，并使用了side参数将搜索方向设置为’left’。运行上述代码后，我们会得到输出结果4，这与我们所期望的相符合。
类似的，如果需要对降序数组进行搜索，并保持数组的有序性，那么我们也可以将side参数设置为’right’，以使用后向搜索模式。例如：
import numpy as np
arr = np.array([6, 5, 4, 3, 3, 2, 1])
x = 3
idx = np.searchsorted(arr, x, 'right')
print(idx)
上述代码中，我们同样定义了一个长度为7的降序排列的一维数组arr，然后定义了一个变量x，它的值为3。之后，我们调用了searchsorted函数来查找元素3在数组arr中应该插入的位置，并使用了side参数将搜索方向设置为’right’。运行上述代码后，我们同样会得到输出结果4，符合我们所期望的结果。
需要注意的是，searchsorted函数返回的是插入元素后数组中的下标，而不是插入前数组中的下标。因此，当搜索的元素在数组中存在多个时，searchsorted函数只会返回其中一个下标。如果需要查找所有插入位置，则需要使用bisect函数。
总结
本文主要介绍了Numpy中searchsorted函数的基本用法以及在降序数组中使用时需要注意的问题。我们指出了默认情况下searchsorted函数的搜索模式是针对升序排列的数组进行的，而在降序排序中需要指定side参数来进行前向或后向的搜索。最后，我们强调了searchsorted函数返回的是插入元素后数组中的下标，而不是插入前数组中的下标，需要注意该点。