PythonのNumPyにおける軸(axis)の操作方法【初心者向け】

初心者向けにPythonのNumPyにおける軸の操作方法について解説しています。NumPyは数値計算を行うライブラリです。ここでは軸(axis)の概念と導入手順、操作のしかたについて学んでいきましょう。

TechAcademyマガジンはオンラインのプログラミングスクールTechAcademy [テックアカデミー]が運営する教育×テクノロジーのWebメディアです。初心者でもすぐ勉強できる記事が2,000以上あります。

PythonのNumPyにおける軸の操作方法について解説します。

Pythonについてそもそもよく分からないという方は、Pythonとは何なのか解説した記事をまずご覧ください。

 

なお本記事は、TechAcademyのPythonオンライン講座の内容をもとにしています。

 

田島悠介

今回は、Pythonに関する内容だね!

大石ゆかり

どういう内容でしょうか?

田島悠介

NumPyにおける軸の操作方法について詳しく説明していくね!

大石ゆかり

お願いします!

 

NumPyにおける軸(axis)とは

NumPy では軸(axis)を指定して合計や平均値を求めることができます。軸(axis)は次元方向と一致しています。例えば2次元配列を例にすると、行方向がaxis=0、列方向がaxis=1となります。3次元になった場合は奥行き方向がaxis=2となります。

例えば以下の配列を例にすると、軸(axis)を指定した合計の計算結果は以下のようになります。分かりづらい場合はこのように図で考えるようにしましょう。

axis=0方向で合計した値 = (0+2+4, 1+3+5) = (6, 9)
axis=1方向で合計した値 = (0+1, 2+3, 4+5) = (1, 5, 9)

 

軸(axis)を操作する方法

NumPy で軸(axis)を操作するには以下のように指定します。以下はsum(合計)メソッドの例です。

numpy配列.sum(axis=n)

nには軸(axis)の数を指定します。メソッドはsumの他、mean(平均)やmax(最大)、min(最小)などを指定できます。詳しくは公式ドキュメントを参考にしてください。

https://docs.scipy.org/doc/numpy-1.13.0/reference/generated/numpy.sum.html

 

[PR] Pythonで挫折しない学習方法を動画で公開中

実際に書いてみよう

まずは NumPy をインストールしましょう。パソコンが Macならターミナル、Windowsならコマンドプロンプトから以下のコマンドでインストールします。なお、事前に Python のインストールが必要です。

pip install numpy

プログラムは Python インタプリタで入力していきます。まずは対象となる配列を準備しましょう。ここでは range メソッドで1次元の連続した値の配列を作成し、reshape により2次元に変換しています。 reshape に -1 を指定すると要素数から自動的に値を設定します。よく使うテクニックですので覚えておくようにしましょう。

# 必要なライブラリをインポートする
import numpy as np
# rangeメソッドを用いて1次元の配列を作成する
a = np.array(range(0,6))
# 1次元の配列を2次元に変換する
a = a.reshape(3,-1)
# 配列の内容を表示する
print(a)

実行結果は以下のようになります。

[[0 1]
 [2 3]
 [4 5]]

それでは、軸(axis)を指定して結果を見てみましょう。

a.sum(axis=0)

実行結果は以下のようになります。縦方向に集計された結果が表示されます。

array([6, 9])

軸(axis)を1に変更してみます。

a.sum(axis=1)

実行結果は以下のようになります。

array([1, 5, 9])

 

この記事を監修してくれた方

太田和樹(おおたかずき)
ITベンチャー企業のPM兼エンジニア

普段は主に、Web系アプリケーション開発のプロジェクトマネージャーとプログラミング講師を行っている。守備範囲はフロントエンド、モバイル、サーバサイド、データサイエンティストと幅広い。その幅広い知見を生かして、複数の領域を組み合わせた新しい提案をするのが得意。

開発実績:画像認識技術を活用した駐車場混雑状況把握(実証実験)、音声認識を活用したヘルプデスク支援システム、Pepperを遠隔操作するアプリの開発、大規模基幹系システムの開発・導入マネジメント

地方在住。仕事のほとんどをリモートオフィスで行う。通勤で消耗する代わりに趣味のDIYや家庭菜園、家族との時間を楽しんでいる。

 

大石ゆかり

内容分かりやすくて良かったです!

田島悠介

ゆかりちゃんも分からないことがあったら質問してね!

大石ゆかり

分かりました。ありがとうございます!

オンラインのプログラミングスクールTechAcademyではPythonを使って機械学習の基礎を学ぶPythonオンライン講座を開催しています。

初心者向けの書籍を使って人工知能(AI)や機械学習について学ぶことができます。

現役エンジニアがパーソナルメンターとして受講生に1人ずつつき、マンツーマンのメンタリングで学習をサポートし、最短4週間で習得することが可能です。

また、現役エンジニアから学べる無料のプログラミング体験会も実施しているので、ぜひ参加してみてください。