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Numpy 之 如何理解 nan

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Numpy 之 如何理解 nan

目录

总结:


Python 中表示空数据使用 None,它是 NoneType 类型,如下所示:

>>> type(None)

NoneType 类型没有对外公开属性和方法 。

因此,None 比较容易理解,就是一种空类型。

 但是使用过 NumPy 的肯定都会接触到 nan 这种类型,

它的其他写法:NaN或 NAN,查看其类型却发现是 float 类型:

>>> type(numpy.nan)

这不免让人心生疑惑,nan 不是空数据,而是浮点数,那么到底等于多少?

原来这并不是NumPy特有的数值,而是IEEE754规定的特殊浮点数之一。

特殊在哪里?这就要知道计算机是如何表示浮点数的。

IEEE754 标准中规定 float 单精度浮点数,

在机器中表示用 1 位表示数字的符号,用 8 位表示指数,用 23 位表示尾数,即小数部分,

如下图所示:

关于浮点数表示更加详细的解释可参考下面链接,在此不详细展开:

https://blog.csdn.net/k346k346/article/details/50487127

对于单浮点数,指数部分由8位组成,所以取值范围:0到255。

而指数等于0,255 这两个值,IEEE754 标准有特别的规定:

  1. 当指数等于0,并且小数点后所有位全为 0,则这个数为 0
  2. 当指数等于255,并且小数点后所有位全为 0,则这个数为无穷;当符号位为0时正无穷 float('inf'),当符号位为1时负无穷 float('-inf')
  3. 当指数等于255,并且小数点后至少一位不为 0,规定此浮点数为 nan,表达的含义:not a number ,不是一个数

以上就是 NumPy 中 nan 的解释,弄清楚本质后,再来看几个关于它的运算。

既然 nan 不是一个数:

  • 所以拿它与任何浮点数比较,返回结果都是 False;
  • 所以相关计算都无法得到数字;所有涉及nan的操作,返回的都是nan。
>>> import numpy as np
>>> np.nan < 0
False
>>> np.nan == np.nan
False
>>> np.nan < np.inf
False
>>> np.nan + 1
nan

找出 np.nan 出现的索引位置,可以使用 isnan 方法:

>>> a = np.array([-1, 0, 2, np.nan, -8, np.nan])
>>> a
array([-1.,  0.,  2., nan, -8., nan])
>>> np.isnan(a)
array([False, False, False,  True, False,  True])
# 找出np.nan出现的索引
>>> np.where(np.isnan(a))
(array([3, 5], dtype=int64),)

总结:

nan (not a number): 表示不是一个数字,而是一个特殊的float类型的数据(其他写法 NAN,Nan)。在数据分析时,nan值空值(NULL值)缺失值 经常被视为一类?

什么时候numpy中出现nan?当我们读取本地文件为float时,如果有缺失,或者做了不合适的计算,比如无穷大(inf)减去无穷大。

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