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Numpy 使用Python获取平均值时避免NaN值的方法
在Python中使用Numpy进行数学运算时,经常会遇到NaN值的情况,特别是在数值计算中NaN是一个常见问题。 本文将介绍如何使用Numpy以及Python来获取平均值(均值)时,避免NaN值的情况。 阅读更多:Numpy 教程 1. 什么是NaN?NaN是一种特殊的数值类型,代表着“Not a Number”,即不是一个数字的数值。例如:0/0,根据数学定义也就是无穷大或是NaN。 在Python中,NaN一般使用float类型来表示,它表示不确定的或无意义的数字。Numpy中也使用这个float类型来处理NaN值。 2. 避免NaN的情况在Numpy中,使用mean函数计算一组数的平均值时,如果原始数据中含有NaN,那么其所计算的平均值也会是NaN,例如: import numpy as np a = np.array([1, 2, 3, np.nan]) np.mean(a)输出结果: nan因此,我们需要避免NaN的情况,这时我们可以有两种方法: 2.1. 方法一:忽略含有NaN的数据在使用mean函数计算平均值之前,可以使用Numpy中的isnan函数(is not a number的缩写)来判断数据中是否含有NaN值,例如: import numpy as np a = np.array([1, 2, 3, np.nan]) np.mean(a[~np.isnan(a)])输出结果: 2.0这里”~”是取反符号,表示把True变成False,False变成True。 2.2. 方法二:把NaN值替换成0在对含有NaN的数据进行平均值计算时,我们也可以将NaN值替换成0,这时mean函数所计算的值就是不包含NaN的数据的平均值。 import numpy as np a = np.array([1, 2, 3, np.nan]) np.mean(np.nan_to_num(a))输出结果: 1.5nan_to_num函数用0替换NaN和inf值,使数据可用于计算,例如: a = np.array([1, 2, np.nan, np.inf]) np.nan_to_num(a) # 把nan和inf值都替换成0输出结果: array([1., 2., 0., 0.]) 3. 使用Numpy的mean函数计算平均值Numpy中的mean函数用于计算数组中元素的平均值,可以使用它来简化对于数组的统计计算。它的使用方法如下: numpy.mean(a, axis=None, dtype=None, out=None, keepdims=)其中,a代表要求平均值的数组,axis是一个非必传参数,表示按照哪个维度进行计算平均值,dtype指定最终平均值的类型,out是指最终计算结果的存储地址,keepdims指定是否保留该维度。 例如: import numpy as np a = np.array([[1, 2], [3, 4]]) np.mean(a)输出结果: 2.5此时不需要传递axis参数,默认按照整个数组进行计算平均值。 如果传递axis参数,则代表按照该轴进行计算平均值,例如: import numpy as np a = np.array([[1, 2], [3, 4]]) np.mean(a, axis=0) # 按照列进行计算平均值输出结果: array([2., 3.])这里axis为0,代表按照第0个轴,也就是按照列进行计算平均值。 4. 示例应用下面将介绍两个示例,演示如何使用Numpy的mean函数进行计算平均值时,避免NaN值情况。 4.1. 示例1:计算数组平均值假设有一个数组a,如下所示: import numpy as np a = np.array([1, 2, 3, np.nan, 5])现在要计算这个数组的平均值,但是需要避免含有NaN的情况,可以使用刚才提到的方法一或方法二,分别如下所示: 方法一 import numpy as np a = np.array([1, 2, 3, np.nan, 5]) np.mean(a[~np.isnan(a)])输出结果: 2.75 方法二 import numpy as np a = np.array([1, 2, 3, np.nan, 5]) np.mean(np.nan_to_num(a))输出结果: 2.2 4.2. 示例2:计算矩阵每行的均值假设有一个2 x 3的矩阵m,如下所示: import numpy as np m = np.array([[1, 2, 3], [4, np.nan, 6]])现在要计算矩阵每行的平均值,但是需要避免含有NaN的情况,可以使用刚才提到的方法一或方法二,分别如下所示: 方法一 import numpy as np m = np.array([[1, 2, 3], [4, np.nan, 6]]) np.mean(m[~np.isnan(m)], axis=1)输出结果: array([2., 5.]) 方法二 import numpy as np m = np.array([[1, 2, 3], [4, np.nan, 6]]) np.mean(np.nan_to_num(m), axis=1)输出结果: array([2., 3.33333333]) 总结本文介绍了在Numpy中使用Python获取平均值时避免NaN值的方法,包括忽略含有NaN的数据和把NaN值替换成0两种方法。同时也介绍了Numpy的mean函数的基本用法和示例应用场景。 希望读者通过本文的介绍,能够更好的掌握如何在使用Numpy进行计算平均值时避免NaN值的情况。 |
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