NumPy位运算和字符串函数知识点详解！

相信很多用Python的朋友对NumPy一定不陌生,NumPy做为Python语言的一个 扩展程序库 ，支持大量的维度 数组与矩阵运算 ，此外也针对数组运算提供大量的 数学函数库 。总结了几万字Numpy相关知识点。

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本篇为大家讲解NumPy 位运算和字符串函数。

01、NumPy位运算

NumPy "bitwise_" 开头的函数是位运算函数。

NumPy 位运算包括以下几个函数：

注： 也可以使用 "&"、 "~"、 "|" 和 "^" 等操作符进行计算。

bitwise_and

bitwise_and() 函数对数组中整数的二进制形式执行位与运算。

import numpy as np
print('13 和 17 的二进制形式：')
a,b = 13,17
print(bin(a), bin(b))
print('\n')
print('13 和 17 的位与：')
print(np.bitwise_and(13, 17))

输出结果为：

13和17的二进制形式：
0b1101 0b10001
13和17的位与：
1

以上实例可以用下表来说明：

bitwise_or

bitwise_or()函数对数组中整数的二进制形式执行位或运算。

import numpy




    
 as np
a,b = 13,17
print('13 和 17 的二进制形式：')
print(bin(a), bin(b))
print('13 和 17 的位或：')
print(np.bitwise_or(13, 17))

输出结果为：

13和17的二进制形式：
0b1101 0b10001
13和17的位或：
29

invertinvert() 函数对数组中整数进行位取反运算，即 0 变成 1，1 变成 0。

对于有符号整数，取该二进制数的补码，然后 +1。二进制数，最高位为0表示正数，最高位为 1 表示负数。看看 ~1 的计算步骤：

• 将 1 (这里叫：原码)转二进制 ＝ 00000001
• 按位取反 ＝ 11111110
• 发现符号位(即最高位)为 1 (表示负数)，将除符号位之外的其他数字取反 ＝ 10000001
• 末位加1取其补码 ＝ 10000010
• 转换回十进制 ＝ -2

import numpy as np
print('13 的位反转，其中 ndarray 的 dtype 是 uint8：')
print(np.invert(np.array([13], dtype = np.uint8)))
print('\n')
# 比较 13 和 242 的二进制表示，我们发现了位的反转
print('13 的二进制表示：')
print(np.binary_repr(13, width = 8))
print('\n')
print('242 的二进制表示：')
print(np.binary_repr(242, width = 8))

输出结果为：

13的位反转，其中 ndarray 的 dtype 是 uint8：
[242]
13的二进制表示：
00001101
242的二进制表示：
11110010

left_shift

left_shift() 函数将数组元素的二进制形式向左移动到指定位置，右侧附加相等数量的 0。

import numpy as np
print('将 10 左移两位：')
print(np.left_shift(10,2))
print('\n')
print('10 的二进制表示：')
print(np.binary_repr(10, width = 8))
print('\n')
print('40 的二进制表示：')
print(np.binary_repr(40, width = 8))
#  '00001010' 中的两位移动到了左边，并在右边添加了两个0。

输出结果为：

将10左移两位：
10的二进制表示：
00001010
40的二进制表示：
00101000

right_shift

right_shift() 函数将数组元素的二进制形式向右移动到指定位置，左侧附加相等数量的 0。

import numpy as np
print('将 40 右移两位：')
print(np.right_shift(40,2))
print('\n')
print('40 的二进制表示：')
print(np.binary_repr(40, width = 8))
print('\n')
print('10 的二进制表示：')
print(np.binary_repr(10, width = 8))
#  '00001010' 中的两位移动到了右边，并在左边添加了两个 0。

输出结果为：

将40右移两位：
40的二进制表示：
00101000
10的二进制表示：
00001010

02、NumPy字符串函数

以下函数用于对 dtype 为 numpy.string_ 或 numpy.unicode_ 的数组执行向量化字符串操作。它们基于 Python 内置库中的标准字符串函数。这些函数在字符数组类（numpy.char）中定义。

numpy.char.add()

numpy.char.add() 函数依次对两个数组的元素进行字符串连接。

import numpy as np
print('连接两个字符串：')
print(np.char.add(['hello'],[' xyz']))
print('\n')
print('连接示例：')
print(np.char.add(['hello', 'hi'],[' abc', ' xyz']))

输出结果为：

连接两个字符串：
['hello xyz']
连接示例：
['hello abc''hi xyz']

numpy.char.multiply()

numpy.char.multiply() 函数执行多重连接。

import numpy as np
print(np.char.multiply('Runoob ',3))

输出结果为：

Runoob Runoob Runoob

numpy.char.center()

numpy.char.center() 函数用于将字符串居中，并使用指定字符在左侧和右侧进行填充。

import numpy as np
# np.char.center(str , width,fillchar) ：
# str: 字符串，width: 长度，fillchar: 填充字符
print(np.char.center('Runoob', 20,fillchar = '*'))

输出结果为：

*******Runoob*******

numpy.char.capitalize()

numpy.char.capitalize() 函数将字符串的第一个字母转换为大写：

import numpy as np
print(np.char.capitalize('runoob'))

输出结果为：

Runoob

numpy.char.title()

numpy.char.title() 函数将字符串的每个单词的第一个字母转换为大写：

import numpy as np
print(np.char.title('i like runoob'))

输出结果为：

I Like Runoob

numpy.char.lower()

numpy.char.lower() 函数对数组的每个元素转换为小写。它对每个元素调用 str.lower。

import numpy as np
#操作数组
print(np.char.lower(['RUNOOB','GOOGLE']))
# 操作字符串
print(np.char.lower('RUNOOB'))

输出结果为：

['runoob''google']
runoob

numpy.char.upper()

numpy.char.upper() 函数对数组的每个元素转换为大写。它对每个元素调用 str.upper。

import numpy as np
#操作数组
print(np.char.upper(['runoob','google']))
# 操作字符串
print(np.char.upper('runoob'))

输出结果为：

['RUNOOB''GOOGLE']
RUNOOB

numpy.char.split()

numpy.char.split() 通过指定分隔符对字符串进行分割，并返回数组。默认情况下，分隔符为空格。

import numpy as np
# 分隔符默认为空格
print(np.char.split('i like runoob?'))
# 分隔符为 .
print(np.char.split('www.runoob.com', sep = '.'))

输出结果为：

['i','like','runoob?']
['www','runoob','com']

numpy.char.splitlines()

numpy.char.splitlines() 函数以换行符作为分隔符来分割字符串，并返回数组。

import numpy as np
# 换行符 \n
print(np.char.splitlines('i\nlike runoob?'))
print(np.char.splitlines('i\rlike runoob?'))

输出结果为：

['i','like runoob?']
['i','like runoob?']

\n ， \r ， \r\n 都可用作换行符。

numpy.char.strip()

numpy.char.strip() 函数用于移除开头或结尾处的特定字符。

import numpy as np
# 移除字符串头尾的 a 字符
print(np.char.strip('ashok arunooba','a'))
# 移除数组元素头尾的 a 字符
print(np.char.strip(['arunooba','admin','java'],'a'))

输出结果为：

shok arunoob
['runoob''dmin''jav']

numpy.char.join()

numpy.char.join() 函数通过指定分隔符来连接数组中的元素或字符串

import numpy as np
# 操作字符串
print(np.char.join(':','runoob'))
# 指定多个分隔符操作数组元素
print(np.char.join([':','-'],['runoob','google']))

输出结果为：

r:u:n:o:o:b
['r:u:n:o:o:b' 'g-o-o-g-l-e']

numpy.char.replace()

numpy.char.replace() 函数使用新字符串替换字符串中的所有子字符串。

import numpy as np
print(np.char.replace('i like runoob', 'oo', 'cc'))

输出结果为：

i like runccb

numpy.char.encode()

numpy.char.encode() 函数对数组中的每个元素调用 str.encode 函数。默认编码是 utf-8，可以使用标准 Python 库中的编解码器。

import numpy as np
a = np.char.encode('runoob', 'cp500')