python之np.argmax()及对axis=0或者1的理解

对于np.argmax()让我迷惑了很久，尤其是其中的axis=1的比较结果。

一、np.argmax()的理解

1、最简单的例子

假定现在有一个数组a = [3, 1, 2, 4, 6, 1]现在要算数组a中最大数的索引是多少。最直接的思路,先假定第0个数最大,然后拿这个和后面的数比,找到大的就更新索引。代码如下

a = [3, 1, 2, 4, 6, 1]
maxindex = 0
i = 0
for tmp in a:
    if tmp > a[maxindex]:
        maxindex = i
    i += 1
print(maxindex)

这个问题可以帮助我们理解argmax.

2、函数的解释

一维数组

import numpy as np
a = np.array([3, 1, 2, 4, 6, 1])
print(np.argmax(a))

argmax返回的是最大数的索引.argmax有一个参数axis,默认是0,表示第几维的最大值。

二维数组

import numpy as np
a = np.array([[1, 5, 5, 2],
              [9, 6, 2, 8],
              [3, 7, 9, 1]])
print(np.argmax(a, axis=0))

为了描述方便,a就表示这个二维数组。np.argmax(a, axis=0)的含义是a[0][j],a[1][j],a[2]j中最大值的索引。从a[0][j]开始,最大值索引最初为(0,0,0,0),拿a[0][j]和a[1][j]作比较,9大于1,6大于5,8大于2,所以最大值索引由(0,0,0,0)更新为(1,1,0,1),再和a[2][j]作比较,7大于6,9大于5所以更新为(1,2,2,1)。

再分析下面的输出.

import numpy as np
a = np.array([[1, 5, 5, 2],
              [9, 6, 2, 8],
              [3, 7, 9, 1]])
print(np.argmax(a, axis=1))

np.argmax(a, axis=1)的含义是a[i][0],a[i][1],a[i][2],a[i]3中最大值的索引。从a[i][0]开始,a[i][0]对应的索引为(0,0,0),先假定它就是最大值索引(思路和上节简单例子完全一致)拿a[i][0]和a[i][1]作比较,5大于1,7大于3所以最大值索引由(0,0,0)更新为(1,0,1),再和a[i][2]作比较,9大于7,更新为(1,0,2),再和a[i][3]作比较,不用更新,最终值为(1,0,2)

三维数组

import numpy as np
a = np.array([
              [
                  [1, 5, 5, 2],
                  [9, -6, 2, 8],
                  [-3, 7, -9, 1]
              ],

              [
                  [-1, 5, -5, 2],
                  [9, 6, 2, 8],
                  [3, 7, 9, 1]
              ]
            ])
print(np.argmax(a, axis=0))

np.argmax(a, axis=0)的含义是a[0][j][k],a[1][j][k] (j=0,1,2,k=0,1,2,3)中最大值的索引。

从a[0][j][k]开始,a[0][j][k]对应的索引为((0,0,0,0),(0,0,0,0),(0,0,0,0)),拿a[0][j][k]和a[1][j][k]对应项作比较6大于-6,3大于-3,9大于-9,所以更新这几个位置的索引,将((0,0,0,0),(0,0,0,0),(0,0,0,0))更新为((0,0,0,0),(0,1,0,0),(1,0,1,0)).。

再看axis=1的情况

import numpy as np
a = np.array([
              [
                  [1, 5, 5, 2],
                  [9, -6, 2, 8],
                  [-3, 7, -9, 1]
              ],

              [
                  [-1, 5, -5, 2],
                  [9, 6, 2, 8],
                  [3, 7, 9, 1]
              ]
            ])
print(np.argmax(a, axis=1))

np.argmax(a, axis=1)的含义是a[i][0][k],a[i][1][k] (i=0,1,k=0,1,2,3)中最大值的索引。从a[i][0][k]开始,a[i][0][k]对应的索引为((0,0,0,0),(0,0,0,0)),拿a[i][0][k]和a[i][1][k]对应项作比较,9大于1,8大于2,9大于-1,6大于5,2大于-5,8大于2,所以更新这几个位置的索引,将((0,0,0,0),(0,0,0,0))更新为((1,0,0,1),(1,1,1,1)),现在最大值对应的数组为((9,5,5,8),(9,6,2,8))。

再拿((9,5,5,8),(9,6,2,8))和a[i][2][k]对应项从比较,7大于5,7大于6,9大于2.更新这几个位置的索引。

将((1,0,0,1),(1,1,1,1))更新为((1,2,0,1),(1,2,2,1)).axis=2的情况也是类似的。

二、关于axis的理解

设置axis的主要原因是方便我们进行多个维度的计算。

通过例子来进行理解

比如：

a = np.array([[1, 2, 3], 
     [2, 3, 4], 
     [5, 4, 3], 
     [8, 7, 2]])
np.argmax(a, 0)　　　＃输出：array([3, 3, 1]
np.argmax(a, 1)　　　＃输出：array([2, 2, 0, 0]

axis = 0:

你就这么想，0是最大的范围，所有的数组都要进行比较，只是比较的是这些数组相同位置上的数(我的理解是0 列比较输出)：

a[0] = array([1, 2, 3])
a[1] = array([2, 3, 4])
a[2] = array([5, 4, 3])
a[3] = array([8, 7, 2])
# output : [3, 3, 1]

axis = 1: （行比较输出）

等于1的时候，比较范围缩小了，只会比较每个数组内的数的大小，结果也会根据有几个数组，产生几个结果。

a[0] = array([1, 2, 3]) #2
a[1] = array([2, 3, 4]) #2
a[2] = array([5, 4, 3]) #0
a[3] = array([8, 7, 2]) #0

特例

这是里面都是数组长度一致的情况，如果不一致，axis最大值为最小的数组长度-1，超过则报错。

当不一致的时候，axis=0的比较也就变成了每个数组的和的比较。

比较示例如下

当数组长度都一样时

import numpy as np
a = np.array([
              [
                  [1, 5, 5, 2],
                  [9, -6, 2, 8],
                  [-3, 7, -9, 1]
              ],

              [
                  [-1, 5, -5, 2],
                  [9, 6, 2, 8],
                  [3, 7, 9,1]
              ]
            ])
print(np.argmax(a, axis=0))
print(np.argmax(a, axis=1))

输出为

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

[1 2 2 1]]

当数组长度都不一样时，

  a = np.array([
                  [
                      [1, 5, 5, 2],
                      [9, -6, 2, 8],
                      [-3, 7, -9, 1]
                  ],
    
                  [
                      [-1, 5, -5, 2],
                      [9, 6, 2, 8],
                      [3, 7, 9]
                  ]
                ])
    print(np.argmax(a, axis=0))
 print(np.argmax(a, axis=1))

输出为

[0 1 1]
[1 1]

numpy 的argmax的参数axis=0/1的概念

对numpy的argmax一直记不得默认是行还是列搜索，总是用糊涂，每次都要查资料，今天突然醒悟。

先列后行，为什么呢？

看下面的一个列表，就知道了。

>>b=np.array([1, 2, 3, 4, 3, 2, 1])
>>np.argmax(b)
>>3
>>np.argmax(b, axis=0)
>>3

默认axis=0，列表只有一个维度，自然就是一行数据的最大数的索引。

那么对于二维向量，只需要记住axis是坐标轴的方向，不是行列的概念。

在numpy库中：

轴用来为超过一维的数组定义的属性，二维数据拥有两个轴：

第0轴沿着行的垂直往下，第1轴沿着列的方向水平延伸。简单的来记就是axis=0代表往跨行（down)，而axis=1代表跨列（across)。

所以axis=0代表的就是列查找，axis=1代表着行查找。

>>a = np.array([[1, 5, 5, 2],
               [9, 6, 2, 8],
               [3, 7, 9, 1]])
>>np.argmax(a,axis=0)
>>array([1, 2, 2, 1], dtype=int64)
>>np.argmax(a,axis=1)
>>array([1, 0, 2], dtype=int64)

结论：

argmax返回的是最大数的索引。argmax有一个参数axis，默认是0，表示每一列的最大值的索引，axis=1表示每一行的最大值的索引。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。