IDL 数组相关函数

1.信息获取

Size()函数能够获取数组的相关信息。不设置关键字是，函数返回变量的基本信息：第一个返回值是变量的维数N_dims，但当变量是敞亮或未定义是返回值为0；第二个 到第N_dims+1个返回值依次对应每一维数值；倒数第二个返回值是数组类型代码；最后一个返回值是元素总个数。若设置关键字N_Dimensions、N_Elements、Dimensions、Tname和Type，则依次返回数组的维数、元素个数、每一维的位数、类型名称和类型代码信息。

IDL> var=5
IDL> ;依次为0维     整数     共1个元素
IDL> print,size(var)
           0           2           1
IDL> str=['abc','def']
IDL> ;依次对应1维     1维上2个元素     字符串型     共两个元素
IDL> print,size(str)
           1           2           7           2
IDL> arr=findgen(5,6)
IDL> help,size(arr,/N_elements)
<Expression>    LONG      =           30
IDL> help,size(arr,/Dimensions)
<Expression>    LONG      = Array[2]

2,.条件查询

函数WHERE()能返回数组中满足指定条件的元素下标。调用格式为

Result=Where(数组表达式[,count][,Complement=变量1][,/L64][,NCOMPLEMENT=变量2])

其中，关键字count返回符合指定条件的元素个数；变量1为不满足条件的数组元素下标；变量2为不满足条件的数组元素个数。

IDL> arr=indgen(10)
IDL> print,arr
       0       1       2       3       4       5       6       7       8       9
IDL> result=where(arr GT 5,count,complement=res_c,ncomplement=res_n)
IDL> print,count
           4
IDL> print,result
           6           7           8           9
IDL> print,res_c
           0           1           2           3           4           5
IDL> print,res_c
           0           1           2           3           4           5
IDL> print,res_n
           6

3.调整大小

(1) Reform()函数：可以在不改变数组元素个数的前提下改变数组的维数。调用格式为

Result=Reform(Array,D1[,...,D8][,关键字])

IDL> arr=indgen(10,10,10)
IDL> b=reform(arr,200,5)
IDL> c=arr[0,*,*]
IDL> help,c
C               INT       = Array[1, 10, 10]
IDL> d=reform(arr[0,*,*])
IDL> help,d
D               INT       = Array[10, 10]

(2) Rebin()函数：可以修改数组大小，修改后数组的行数或列数必须是原数组行数或列数的整数倍。默认抽样算法是双线性内插法。调用格式为

Result=Rebin(数组,D1[,...,D8][,/Simple])

其中，Sample为使用最近临值抽样算法。

IDL> arr=[[0,6],[2,8]]
IDL> print,arr
       0       6
       2       8
IDL> print,rebin(arr,4,4)
       0       3       6       6
       1       4       7       7
       2       5       8       8
       2       5       8       8
IDL> print,rebin(arr,4,4,/sample)
       0       0       6       6
       0       0       6       6
       2       2       8       8
       2       2       8       8
IDL> print,rebin(arr,3,4)
% REBIN: Result dimensions must be integer factor of original dimensions
% Execution halted at: $MAIN$    

(3) Congrid()函数：可以将数组调整为同维任意大小。处理以为或者二位数组时，默认算法是最近邻重采样；处理三维数组时，算法是双线性内插。在对数组进行缩小操作时，Rebin()函数进行差值处理；Congrid()函数仅进行重采样。调用格式为

Result=Congid(数组,X,Y,Z[,关键字])

其中，关键字INTERP为抽样采用线性内插；关键字CUBIC为卷积内插法

IDL> print,arr
       0       6
       2       8
IDL> print,congrid(arr,3,4)
       0       6       6
       0       6       6
       2       8       8
       2       8       8

(4) Interpolate()函数：可以将数组调整到同维任意大小，并支持任意定位差值。调用格式为

Interpolate(数组,X[,Y[,Z]][,关键字])

其中，X[,Y[,Z]]为待调整数组下标索引，可以是单个变量或数组。若X为0.5，则表示计算下标[0]和小标[1]中间位置的数值。关键字选择GRID为采用网格差值方式生成插值点；否则，采用线性内插方式。关键字Missing为插值点坐标超出数组自身坐标范围时赋予该值。

IDL> arr=findgen(2,2)
IDL> print,arr
     0.000000      1.00000
      2.00000      3.00000
IDL> print,interpolate(arr,[0,.5,1.5],[0,.5,1.5])
     0.000000      1.50000      3.00000
IDL> print,interpolate(arr,[0,.5,1.5],[0,.5,1.5],/grid)
     0.000000     0.500000      1.00000
      1.00000      1.50000      2.00000
      2.00000      2.50000      3.00000
IDL> print,interpolate(arr,[0,.5,1.5],[0,.5,1.5],/grid,missing=0)
     0.000000     0.500000     0.000000
      1.00000      1.50000     0.000000
     0.000000     0.000000     0.000000

4.数组反转

Reverse()函数可以对数组进行翻转。调用格式为

Result=Reverse(数组,index[,/overwrite])

其中，关键字Index为数组的维数索引

IDL> arr=indgen(2,2)
IDL> print,arr
       0       1
       2       3
IDL> ;行反转
IDL> print,reverse(arr,1)
       1       0
       3       2
IDL> ;列反转
IDL> print,reverse(arr,2)
       2       3
       0       1

5.数组转置

调用格式

Result=Transpose(数组,[p])

其中关键字P为需要调整维数的数组列表，如不设置，则完全反转

IDL> arr=indgen(2,3,4)
IDL> help,arr
ARR             INT       = Array[2, 3, 4]
IDL> help,transpose(arr,[0,2,1])
<Expression>    INT       = Array[2, 4, 3]
IDL> help,transpose(arr,[2,1,0])
<Expression>    INT       = Array[4, 3, 2]
IDL> help,transpose(arr)
<Expression>    INT       = Array[4, 3, 2]

6.数组旋转

(1) Rotate()函数：可以以90°的整倍数角度对数组进行旋转操作。调用格式为

Result=Rotate(数组,Direction)

其中，Direction取值范围为0~7。对应的图像旋转方式见表

Rotate函数Direction参数说明

Direction	是否转置	顺时针旋转角度	旋转后坐标X1	旋转后坐标Y1
0	否	0°	X0	Y0
1	否	90 °	Y0	-X0
2	否	180 °	-X0	-Y0
3	否	270 °	-Y0	X0
4	是	0 °	Y0	X0
5	是	90 °	-X0	Y0
6	是	180 °	-Y0	-X0
7	是	270 °	X0	-Y0

Rotate()函数的调用示例代码如下：

IDL> arr=indgen(2,3)
IDL> print,arr
       0       1
       2       3
       4       5
IDL> print,rotate(arr,1)
       4       2       0
       5       3       1
IDL> print,rotate(arr,2)
       5       4
       3       2
       1       0

(2)Rot()函数：可以以任意角度对图像进行旋转，同时能进行放大和缩小控制。调用格式为

Result=Rot(数组,Angle,[Mag,X0,Y0],[关键字])

其中，Angle为数组旋转的角度，单位为度(°)；Mag为放大的倍数；X0为旋转中心的X坐标，默认为列中心；Y0为旋转中心的Y坐标，默认为行中心；关键字选择PIVOT可控制旋转后(X0,Y0)点是否仍然在原图像中的位置，不设置则(X0,Y0)点在图像的中心位置。

IDL> data=bytscl(dist(256))
IDL> tv,data
IDL> tv,rot(data,33,1.5,/interp)

7.数组平移

Shift()函数可以基于指定平移量S₁...S_n对数组进行第1...n维平移，其中，S_i值为正表示向前平移；S_i为负表示向后平移。调用格式为Result=Shift(数组，S₁...S_n)

IDL> arr=indgen(5)
IDL> print,arr
       0       1       2       3       4
IDL> print,shift(arr,1)
       4       0       1       2       3
IDL> print,shift(arr,-1)
       1       2       3       4       0
IDL> arr=indgen(4,4)
IDL> print,shift(arr,2)
      14      15       0       1
       2       3       4       5
       6       7       8       9
      10      11      12      13
IDL> print,shift(arr,1,1)
      15      12      13      14
       3       0       1       2
       7       4       5       6
      11       8       9      10

8.数组排序

Sort()函数实现数组的排序功能，返回结果是排序后数组的下标索引。调用格式为

Result=Sort(数组[,/L64])

IDL> arr=[5,2,1,3,4]
IDL> ;数组排序后索引
IDL> print,sort(arr)
           2           1           3           4           0
IDL> ;排序后数组
IDL> print,arr[sort(arr)]
       1       2       3       4       5

9.求不同值

Uniq()函数能返回数组中相邻元素不同值的索引。注意，该函数只能发现相邻值；若不相邻，则会认为是两个值。如果先对数组进行排序，则可求出数组中包含的不同值。调用格式为

Result=Uniq(数组[,Index])

IDL> arr=[5,2,1,3,4]
IDL> ;数组排序后索引
IDL> print,sort(arr)
           2           1           3           4           0
IDL> ;排序后数组
IDL> print,arr[sort(arr)]
       1       2       3       4       5
IDL> arr=[1,2,1,3,3]
IDL> print,arr[uniq(arr)]
       1       2       1       3
IDL> print,arr[uniq(arr[sort(arr)])]
       2       1       3

10.判断数组

Array_Equal(数组,/关键字)

其中，Result返回值为0或1；关键字No_TypeConv用于将两数组转换为同一类型，来判断数组元素是否相同；为1时，数组可直接比较，不转换数据类型。

IDL> arr1=[1,1]
IDL> arr2=[1b,1b]
IDL> print,array_equal(arr1,arr2)
   1
IDL> print,array_equal(arr1,arr2,/no_typeconv)
   0

11.求元素个数

IDL> arr=intarr(4,5,2)
IDL> print,n_elements(arr)
          40

12.求最大值

Max()函数返回数组元素中的最大值。调用格式为

Result=Max(数组 [,关键字],min=变量1)

其中Result返回数组的最大值；变量1返回数组的最小值

IDL> arr=findgen(2,3,2)
IDL> print,arr
     0.000000      1.00000
      2.00000      3.00000
      4.00000      5.00000

      6.00000      7.00000
      8.00000      9.00000
      10.0000      11.0000
IDL> print,max(arr,min=minval)
      11.0000
IDL> print,minval
     0.000000

13.求最小值

Min()函数与Max()函数类似，但它返回数组元素的最小值。调用格式为

Result=min(数组 [,关键字],max=变量1）

其中，Result返回数组最小值；变量1返回数组最大值。

IDL> arr=findgen(2,3,2)
IDL> print,min(arr,max=maxval)
     0.000000
IDL> print,maxval
      11.0000

14.求和

Total()函数可以计算数组中所有或部分元素的和。调用格式为

Result=Total(数组,Dimension,[,关键字])

其中，Result返回数组元素求和结果；Dinension为求和元素的行列控制；Cumulative返回同大小数组，数组第i个元素值为0~i元素值的和；Double返回双精度值；integer返回整型值；preserve_type结果类型与原数组类型一致，设置该关键字时，double等关键字无效。

IDL> arr=findgen(2,3)
IDL> print,arr
     0.000000      1.00000
      2.00000      3.00000
      4.00000      5.00000
IDL> ;数组求和
IDL> print,total(arr)
      15.0000
IDL> ;新数组，每个值为原数组0-i个元素的和
IDL> print,total(arr,/cumulative)
     0.000000      1.00000
      3.00000      6.00000
      10.0000      15.0000
IDL> ;按行求和
IDL> print,total(arr,1)
      1.00000      5.00000      9.00000
IDL> ;按列求和
IDL> print,total(arr,2)
      6.00000      9.00000

15.乘积计算

Product()函数计算数组中所有或部分元素的乘积。调用格式为

Result=product(数组,Dimension,[,关键字])

其中，关键字与total函数的基本一致。

IDL> arr=findgen(2,3)+1
IDL> print,arr
      1.00000      2.00000
      3.00000      4.00000
      5.00000      6.00000
IDL> ;数组元素乘积
IDL> print,product(arr)
       720.00000
IDL> ;新数组，每个值为原数组0-i个元素的乘积
IDL> print,product(arr,/cumulative)
       1.0000000       2.0000000
       6.0000000       24.000000
       120.00000       720.00000
IDL> ;按行求乘积
IDL> print,product(arr,1)
       2.0000000       12.000000       30.000000
IDL> ;按列求乘积
IDL> print,product(arr,2)
       15.000000       48.000000

16.阶乘计算

Factorial()函数计算数N的阶乘，即N!。调用格式为

Result=factorial(数组,[,关键字])

其中，关键字Stirling返回结果为Stirling近似值，计算公式为N!=√(2πN)[N/e]^N

IDL> ;求5的阶乘
IDL> print,factorial(5)
       120.00000

17.平均值计算

Mean()函数计算数组元素平均值。调用格式为

Result=Mean(数组,[,关键字])

IDL> arr=[65,63,67,64]
IDL> print,mean(arr)
      64.7500

18.方差计算

Variance()函数计算数组的方差。调用格式为

Result=Variance(数组,[,关键字])

IDL> arr=[1,1,1,2,5]
IDL> print,variance(arr)
      3.00000

19.标准差计算

Result=Stddev(数组,[,关键字])

IDL> arr=[1,1,1,2,5]
IDL> print,stddev(arr)
      1.73205

20.平均值、方差、倾斜度及频率曲线峰值计算

Moment()函数可以计算数组的平均值、方差、倾斜度及频率曲线峰态。调用格式为

Result=Moment(数组,[,关键字])

IDL> arr=[1,1,1,2,5]
IDL> print,moment(arr)
      2.00000      3.00000     0.923760     -1.13333