深入探索np.argsort的各個細節

一、概述

np.argsort是numpy模塊中的一個函數，可返回一維數組中元素排序後的下標。該函數返回的是排序後各元素相對於原數組的下標值，並且數組元素值不變。

二、基本語法

np.argsort有三個參數：

numpy.argsort(a, axis=-1, kind='quicksort', order=None)

a表示需要排序的數組，axis表示排序的方向（默認-1，即從最後一個維度開始排序），kind表示使用的排序算法（默認是快速排序），order表示按照某一列排序（用於結構體做比較）。

舉個例子：

import numpy as np

a = np.array([3, 1, 4, 2])
idx = np.argsort(a)
print(idx)

輸出結果為：array([1, 3, 0, 2], dtype=int64)

說明原數組中第1個元素（1）排在第一個，第3個元素（2）排在第二個，第0個元素（3）排在第三個，第2個元素（4）排在第四個。

三、多個數組排序

可以使用argsort對多個數組排序，只需將多個數組組合成一個元組，然後將這個元組作為一個參數傳給argsort即可：

import numpy as np

x = np.array([3, 1, 4, 2])
y = np.array([5, 7, 6, 8])
idx = np.argsort((x, y))
print(idx)

輸出結果為：array([1, 3, 0, 2], dtype=int64)

說明兩個數組按照x的排序順序排序，這是它們的聯合排序順序。

四、逆序排序

默認情況下，np.argsort函數執行的是升序排序。如果想按降序排序，在調用np.argsort函數時，可將需要排序的數組加上一個負號，並指定axis參數（不能是None）。

import numpy as np

a = np.array([3, 1, 4, 2])
idx = np.argsort(-a, axis=0)
print(idx)

輸出結果為：array([2, 0, 3, 1], dtype=int64)

說明原數組中第2個元素（4）排在第一個，第0個元素（3）排在第二個，第3個元素（2）排在第三個，第1個元素（1）排在第四個。

五、實戰應用：排序並獲取對應原下標

有時候需要將原數組的下標和按下標排序後的結果一起輸出。這時仍然可以使用np.argsort函數，然後對結果應用相應的矩陣計算即可。

import numpy as np

a = np.array([3, 1, 4, 2])
idx = np.argsort(a)
print(idx)
print(idx.argsort())
print(np.arange(len(idx)))
sort_idx = np.argsort(idx)
print(sort_idx)
print(sort_idx.argsort())

輸出結果為：

[1 3 0 2]
[2 0 3 1]
[0 1 2 3]
[1 3 0 2]
[2 0 3 1]

從輸出結果可以看出，idx.argsort()等同於np.arange(len(idx))，這是因為argsort返回的是排序後原下標的順序，這樣再應用一次argsort就可以得到原下標了，即sort_idx=argsort(argsort(idx))，然後再對sort_idx排序就可以得到最終結果。

六、總結

在numpy中，np.argsort是非常常用的排序函數，掌握該函數的使用方法和注意事項對於numpy編程非常重要。尤其是在需要對多個數組進行排序、降序排序、重組原數組的下標等操作時，np.argsort起到了非常重要的作用。