Numpy如何创建一个numpy记录数组

在本文中，我们将介绍什么是numpy记录数组以及如何创建它们。记录数组类似于结构体或者表格，可以将不同类型的数据存储在同一个数组中，并且可以使用字段名和索引访问它们。

阅读更多：Numpy 教程

什么是numpy记录数组？

numpy记录数组是一种包含异构类型的多维数组。每个元素都有一个或多个字段，每个字段都具有自己的类型。这使得numpy记录数组比普通的numpy多维数组更加灵活和有用。我们可以将其想象为一个表格，其中每一行表示一个记录，每一列表示一个字段。

与普通的numpy多维数组相比，numpy记录数组有以下一些优点：

支持异构类型数据的存储和访问。
可以像访问Python字典一样访问记录数组的元素。
支持使用命名字段访问元素。

如何创建numpy记录数组？

在numpy中，我们可以使用numpy.recarray()函数创建一个记录数组。numpy.recarray()函数的语法如下：

numpy.recarray(shape, dtype=None, buf=None, offset=0, strides=None, formats=None, names=None, titles=None, byteorder=None, aligned=False, order=None)

其中，参数如下：

shape：记录数组的形状，可以是一个整数或者一个元组。
dtype：记录数组的数据类型。
buf：数据缓冲区，可以是一个字符串，一个字节数组或一个缓冲区对象。
offset：数据缓冲区的偏移量。
strides：记录数组的步幅。
formats：记录数组中每个字段的数据类型。
names：每个字段的名称。
titles：每个字段的描述。
byteorder：字节序。
aligned：是否需要按照字节对齐。
order：记录数组中元素的排列顺序。

例如，如果我们想要创建一个包含“名称”（字符串类型）、“年龄”（整型）、“成绩”（浮点型）三个字段的numpy记录数组，可以这样实现：

import numpy as np

# 创建一个形状为(3,)，包含3个字段的numpy记录数组
dt = np.dtype([('name', 'S10'), ('age', 'i4'), ('score', 'f4')])
x = np.recarray(shape=(3,), dtype=dt)

# 为每个字段添加数据
x.name = ['Tom', 'Jerry', 'Mike']
x.age = [20, 22, 18]
x.score = [85.5, 90.2, 77.0]

# 访问记录数组中的数据
print(x[0])           # ('Tom', 20, 85.5)
print(x['name'])      # ['Tom' 'Jerry' 'Mike']
print(x[1].age)       # 22

在上面的代码中，我们首先创建了一个数据类型为[('name', 'S10'), ('age', 'i4'), ('score', 'f4')]的numpy记录数组，即包含3个字段分别为“名称”（字符串类型）、“年龄”（整型）和“成绩”（浮点型）。然后，我们创建了一个形状为(3,)的numpy记录数组，并为每个字段添加了数据。

最后，我们演示了如何访问numpy记录数组中的数据。对于第一个元素，我们可以使用索引访问；对于第二个字段，我们可以使用名称进行访问；对于第三个元素的第二个字段，我们可以使用切片形式访问。

示例：读取含有多个字段的文件

一个让记录数组非常有用的应用就是在数据文件中读写含有多个字段的数据。我们可以使用NumPy内置的函数numpy.genfromtxt()读取这样的文件，然后将其转换为numpy记录数组。

例如，我们有一个名为“data.csv”的文件，其中包含“名称”（字符串类型）、“年龄”（整型）、“成绩”（浮点型）三个字段的数据，每行为一个记录，如下所示：

Name,Age,Score
Tom,20,85.5
Jerry,22,90.2
Mike,18,77.0

我们可以使用以下代码读取这个文件并将其转换为numpy记录数组：

import numpy as np

# 使用numpy.genfromtxt()函数读取数据文件并转换为numpy记录数组
x = np.genfromtxt('data.csv', delimiter=',', skip_header=1, dtype=[('name', 'S10'), ('age', 'i4'), ('score', 'f4')])

# 访问记录数组中的数据
print(x[0])           # (b'Tom', 20, 85.5)
print(x['name'])      # [b'Tom' b'Jerry' b'Mike']
print(x[1].age)       # 22

在上面的代码中，我们使用了numpy.genfromtxt()函数读取了名为“data.csv”的文件，并指定了分隔符为“，”，跳过了文件头部行，并将数据类型指定为包含三个字段“名称”、“年龄”、和“成绩”的类型。然后，我们用其中的值来访问numpy记录数组中的数据。

需要注意的是，在读取数据文件时，字符串类型需要使用“S”前缀指定其长度（例如，dtype='S20'表示长度为20的字符串类型）。同时，我们还注意到，在访问记录数组中的字符串类型字段时，需要使用“b”前缀。