NumPy 讀寫文件

2021-09-24 19:18 更新

此頁(yè)面處理常見應(yīng)用程序,有關(guān) I/O 例程的完整集合,請(qǐng)參閱輸入和輸出

讀取文件和CSV文件

沒有缺失值

使用 numpy.loadtxt

有缺失值

使用 numpy.getfromtxt

numpy.getfromtxt要么:

  • 返回一個(gè)屏蔽數(shù)組,屏蔽掉缺失值(如果usemask = True
  • 用中指定的值?填充缺失值filling_values(默認(rèn)np.nan為浮點(diǎn)數(shù),-1 為整數(shù))。

使用非空白分隔符

>>> print(open("csv.txt").read())
1, 2, 3
4,, 6
7, 8, 9

掩碼陣列輸出

>>> np.genfromtxt("csv.txt", delimiter=",", usemask=True)  
masked_array(
  data=[[1.0, 2.0, 3.0],
        [4.0, --, 6.0],
        [7.0, 8.0, 9.0]],
  mask=[[False, False, False],
        [False,  True, False],
        [False, False, False]],
  fill_value=1e+20)

數(shù)組輸出

>>> np.genfromtxt("csv.txt", delimiter=",")  
array([[ 1.,  2.,  3.],
       [ 4., nan,  6.],
       [ 7.,  8.,  9.]])

數(shù)組輸出,指定填充值

>>> np.genfromtxt("csv.txt", delimiter=",", dtype=np.int8, filling_values=99)  
array([[ 1,  2,  3],
       [ 4, 99,  6],
       [ 7,  8,  9]], dtype=int8)

空格分隔

numpy.genfromtxt?還可以解析具有缺失值的以空格分隔的數(shù)據(jù)文件,如果 每個(gè)字段都有一個(gè)固定的寬度:使用寬度作為分隔符參數(shù)。

## File with width=4. The data does not have to be justified (for example,
## the 2 in row 1), the last column can be less than width (for example, the 6
## in row 2), and no delimiting character is required (for instance 8888 and 9
## in row 3)


>>> f = open("fixedwidth.txt").read()  # doctest: +SKIP
>>> print(f)  # doctest: +SKIP
1   2      3
44      6
7   88889


## Showing spaces as ^
>>> print(f.replace(" ","^"))  # doctest: +SKIP
1^^^2^^^^^^3
44^^^^^^6
7^^^88889


>>> np.genfromtxt("fixedwidth.txt", delimiter=4)  # doctest: +SKIP
array([[1.000e+00, 2.000e+00, 3.000e+00],
       [4.400e+01,       nan, 6.000e+00],
       [7.000e+00, 8.888e+03, 9.000e+00]])

特殊值(例如“x”)表示缺少字段:將其用作?missing_values參數(shù)。

>>> print(open("nan.txt").read())  
1 2 3
44 x 6
7  8888 9


>>> np.genfromtxt("nan.txt", missing_values="x")  
array([[1.000e+00, 2.000e+00, 3.000e+00],
       [4.400e+01,       nan, 6.000e+00],
       [7.000e+00, 8.888e+03, 9.000e+00]])

您想跳過(guò)缺少值的行:設(shè)置?invalid_raise=False。

>>> print(open("skip.txt").read())  
1 2   3
44    6
7 888 9


>>> np.genfromtxt("skip.txt", invalid_raise=False)  
__main__:1: ConversionWarning: Some errors were detected !
    Line #2 (got 2 columns instead of 3)
array([[  1.,   2.,   3.],
       [  7., 888.,   9.]])

分隔符空白字符不同于表示丟失數(shù)據(jù)的空白字符。例如,如果列由 分隔\t,那么如果缺失數(shù)據(jù)由一個(gè)或多個(gè)空格組成,則將被識(shí)別。

>>> f = open("tabs.txt").read()  
>>> print(f)  
1       2       3
44              6
7       888     9


## Tabs vs. spaces
>>> print(f.replace("\t","^"))  
1^2^3
44^ ^6
7^888^9


>>> np.genfromtxt("tabs.txt", delimiter="\t", missing_values=" +")  
array([[  1.,   2.,   3.],
       [ 44.,  nan,   6.],
       [  7., 888.,   9.]])

讀取 .npy 或 .npz 格式的文件

選擇:

  • 使用numpy.load.?它可以讀取任何的生成的文件?numpy.save,numpy.saveznumpy.savez_compressed。
  • 使用內(nèi)存映射。見numpy.lib.format.open_memmap。

寫入文件供 NumPy 讀取

二進(jìn)制

使用?numpy.save, 或 來(lái)存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)組numpy.savez?或numpy.savez_compressed。

為了安全性和可移植性,allow_pickle=False除非 dtype 包含需要酸洗的 Python 對(duì)象,否則設(shè)置?。

掩碼數(shù)組,其他任意數(shù)組子類也不能。can't?currently?be?saved

人類可讀

numpy.savenumpy.savez創(chuàng)建二進(jìn)制文件。要編寫人類可讀的文件,請(qǐng)使用numpy.savetxt.?該數(shù)組只能是一維或二維的,并且沒有用于多個(gè)文件的 savetxtz。

大型數(shù)組

請(qǐng)參閱寫入或讀取大型數(shù)組。

讀取任意格式的二進(jìn)制文件("binary blob")

使用結(jié)構(gòu)化數(shù)組 例子: 該.wav文件頭是前面的44字節(jié)塊data_size的實(shí)際聲音數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù):

chunk_id         "RIFF"
chunk_size       4-byte unsigned little-endian integer
format           "WAVE"
fmt_id           "fmt "
fmt_size         4-byte unsigned little-endian integer
audio_fmt        2-byte unsigned little-endian integer
num_channels     2-byte unsigned little-endian integer
sample_rate      4-byte unsigned little-endian integer
byte_rate        4-byte unsigned little-endian integer
block_align      2-byte unsigned little-endian integer
bits_per_sample  2-byte unsigned little-endian integer
data_id          "data"
data_size        4-byte unsigned little-endian integer

.wav作為 NumPy 結(jié)構(gòu)化 dtype的文件頭:

wav_header_dtype = np.dtype([
    ("chunk_id", (bytes, 4)), # flexible-sized scalar type, item size 4
    ("chunk_size", "<u4"),    # little-endian unsigned 32-bit integer
    ("format", "S4"),         # 4-byte string, alternate spelling of (bytes, 4)
    ("fmt_id", "S4"),
    ("fmt_size", "<u4"),
    ("audio_fmt", "<u2"),     #
    ("num_channels", "<u2"),  # .. more of the same ...
    ("sample_rate", "<u4"),   #
    ("byte_rate", "<u4"),
    ("block_align", "<u2"),
    ("bits_per_sample", "<u2"),
    ("data_id", "S4"),
    ("data_size", "<u4"),
    #
    # the sound data itself cannot be represented here:
    # it does not have a fixed size
])


header = np.fromfile(f, dtype=wave_header_dtype, count=1)[0]

這個(gè).wav例子是為了說(shuō)明;要.wav在現(xiàn)實(shí)生活中讀取文件,請(qǐng)使用 Python 的內(nèi)置模塊wave

寫入或讀取大型數(shù)組

太大而無(wú)法放入內(nèi)存的數(shù)組可以像使用內(nèi)存映射的普通內(nèi)存中數(shù)組一樣處理。

  • 原始數(shù)組數(shù)據(jù)寫入numpy.ndarray.tofile或?numpy.ndarray.tobytes可以讀取numpy.memmap
    array = numpy.memmap("mydata/myarray.arr", mode="r", dtype=np.int16, shape=(1024, 1024))
  • 通過(guò)輸出文件numpy.save(即,使用numpy的格式)可以使用讀取numpy.load與所述mmap_mode關(guān)鍵字參數(shù):
    large_array[some_slice] = np.load("path/to/small_array", mmap_mode="r")

內(nèi)存映射缺乏數(shù)據(jù)分塊和壓縮等功能;可與 NumPy 一起使用的更多功能齊全的格式和庫(kù)包括:

  • HDF5:h5py或PyTables。
  • 扎爾:這里。
  • NetCDF?:?scipy.io.netcdf_file.

有關(guān) memmap、Zarr 和 HDF5 之間的權(quán)衡,請(qǐng)參閱?pythonspeed.com。

寫入文件供其他(非 NumPy)工具讀取

與其他工具交換數(shù)據(jù)的格式包括 HDF5、Zarr 和 NetCDF(請(qǐng)參閱寫入或讀取大型數(shù)組)。

寫入或讀取 JSON 文件

NumPy 數(shù)組不能直接?JSON 序列化。

使用 pickle 文件保存/恢復(fù)

盡可能避免;泡菜對(duì)于錯(cuò)誤或惡意構(gòu)建的數(shù)據(jù)并不安全。

使用numpy.savenumpy.load。Set?allow_pickle=False,除非數(shù)組 dtype 包含 Python 對(duì)象,在這種情況下需要酸洗。

從 Pandas DataFrame 轉(zhuǎn)換為 NumPy 數(shù)組

pandas.DataFrame.to_numpy。

使用tofile和保存/恢復(fù)fromfile

一般來(lái)說(shuō),更喜歡numpy.savenumpy.load。

numpy.ndarray.tofilenumpy.fromfile丟失有關(guān)字節(jié)順序和精度的信息,因此不適用于除臨時(shí)存儲(chǔ)之外的任何其他內(nèi)容。

以上內(nèi)容是否對(duì)您有幫助:
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