numpy配列から別配列を取り出す練習

はじめに

numpyの多次元配列の次元を落としたり，任意の２つの一元配列を取り出して分散図を書く練習をします．
ここではサイズ2×3×4の3次元の配列を題材とします．
インデックスはdata[z][y][x]のように，zからx方向に並びます．zは最大1,yは最大2,xは最大3となります．本記事における配列の図はすべて，奥行きをz，下方向yを，右方向をxとしています．

練習

練習1　題材となる3次元配列の生成

問題

以下の図のようにdata[z][y][x]=(z+1)100+(y10)+(z+1)という値が設定されている3次元配列を生成してください．

解答例

3重ループ文で書く場合

q0.py

>>> data=np.zeros((2,3,4),dtype=np.int)
>>> for x in range(4):
...     for y in range(3):
...             for z in range(2):
...                     data[z][y][x]=(z+1)*100+(y+1)*10+x+1

内包表記でも書けます

q1.py

>>> import numpy as np
>>> data=np.array([[[(z+1)*100+(y+1)*10+x+1 for x in range(4)] for y in range(3)] for z in range(2)])
>>> data
array([[[111, 112, 113, 114],
        [121, 122, 123, 124],
        [131, 132, 133, 134]],

       [[211, 212, 213, 214],
        [221, 222, 223, 224],
        [231, 232, 233, 234]]])
>>> data[1,2,3]
234

練習2　1次元配列（ベクトル）の取り出し

問題2-1 赤色部分のデータを1元配列として取り出してください

### 解答例2-1 ```python:q2-1.py >>> data[1,2,:] array([231, 232, 233, 234]) # 省略形 >>> data[1,2] array([231, 232, 233, 234]) ``` ### 問題2-2 赤色部分のデータを1元配列として取り出してください ### 解答例2-2 ```python:q2-2.py >>> data[1,:,2] array([213, 223, 233]) ``` ### 問題2-3 赤色部分のデータを1元配列として取り出してください ### 解答例2-3 ```python:q2-3.py >>> data[:,1,2] array([123, 223]) ``` ## 練習3　2次元配列の取り出し ### 問題3-1 赤色部分のデータを2元配列として取り出してください ### 解答例3-1 ```python:q3-1.py >>> data[1,:,:] array([[211, 212, 213, 214], [221, 222, 223, 224], [231, 232, 233, 234]]) # 省略形 >>> data[1] array([[211, 212, 213, 214], [221, 222, 223, 224], [231, 232, 233, 234]]) ``` ### 問題3-2 赤色部分のデータを2元配列として取り出してください ### 解答例3-2 ```python:q3-2.py >>> data[:,1,:] array([[121, 122, 123, 124], [221, 222, 223, 224]]) # 省略形 >>> data[:,1] array([[121, 122, 123, 124], [221, 222, 223, 224]]) ``` ### 問題3-3 赤色部分のデータを2元配列として取り出してください ### 解答例3-3 ```python:q3-3.py >>> data[:,:,1] array([[112, 122, 132], [212, 222, 232]]) ```

練習4　スライス

問題4-1　図のZ方向に取り出した1次元配列の最初の要素をスライスします

### 解答例4-1 ```python:q4-1.py >>> data[1:,1,2] array([223]) ``` 上の通り結果はスカラではなく配列です． ### 問題4-2　図ように取り出した2次元配列のyの最初の要素をスライスします ### 解答例4-2 ```python:q4-2.py >>> data[:,1:,1] array([[122, 132], [222, 232]]) ``` ### 問題4-3　図ようにもとの配列をスライスします ### 解答例4-3 ```python:q4-3.py >>> data[:,:,1:3] array([[[112, 113], [122, 123], [132, 133]],

   [[212, 213],
    [222, 223],
    [232, 233]]])

## 練習5　分散図
### 問題5-1 図の赤い部分を２つの1次元配列とみなして，その関係を分散図として表示してください．
<img src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/135512/b0f08152-4414-ed68-f6dd-300f22e27724.png" width=50%>
### 解答例5-1
```python:q5-1.py
>>> import matplotlib.pyplot as plt
>>> (data[0,1,:],data[1,1,:])
(array([121, 122, 123, 124]), array([221, 222, 223, 224]))
>>> plt.scatter(data[0,1,:],data[1,1,:])
<matplotlib.collections.PathCollection object at 0x0000019ACC48C208>
>>> plt.show()

問題5-2 図の赤い部分を２つの1次元配列とみなして，その関係を分散図として表示してください

### 解答例5-2 ```python:q5-2.py >>> (data[0,:,1],data[1,:,1]) (array([112, 122, 132]), array([212, 222, 232])) >>> plt.scatter(data[0,:,1],data[1,:,1]) >>> plt.show() ```

問題5-3 図の赤い部分を２つの1次元配列とみなして，その関係を分散図として表示してください

解答例5-3

q5-3.py

>>> (data[:,1,2],data[:,2,2])
(array([123, 223]), array([133, 233]))
>>> plt.scatter(data[:,1,2],data[:,2,2])
<matplotlib.collections.PathCollection object at 0x0000019AC70D1808>
>>> plt.show()