PythonでNaNを1として扱い、指定軸に沿った配列要素の累積積を返す方法（np.nancumprod）

NumPyのnancumprod()メソッドを使用すると、NaN（非数）を1として扱いながら、指定した軸に沿って配列要素の累積積を計算できます。累積積の計算中にNaNが出現してもその時点での結果は変化せず、先頭にあるNaNは1に置き換えられます。また、すべての要素がNaNであるスライスや空のスライスに対しては、1が返されます。out引数を指定しない限り、結果を格納した新しい配列が返されます。

累積積とは、たとえば 5, 5×10, 5×10×15, 5×10×15×20 のように、配列の要素を先頭から順番に掛け合わせていき、その都度の積を記録していく計算です。

nancumprod() の主なパラメータ

• 第1引数（入力配列）： 計算対象となる配列を指定します。
• 第2引数（axis）: 累積積を計算する軸を指定します。デフォルトでは入力配列はフラット化されて処理されます。
• 第3引数（dtype）: 返される配列および乗算に使用するアキュムレータのデータ型を指定します。省略した場合は入力配列のdtypeが使用されます。ただし、入力配列の整数型の精度がデフォルトのプラットフォーム整数より低い場合には、デフォルトのプラットフォーム整数が代わりに使用されます。
• 第4引数（out）: 結果を格納するための代替出力配列です。期待される出力と同じ形状・バッファ長を持つ必要がありますが、必要に応じて値の型はキャストされます。

手順

まず、必要なライブラリをインポートします。

import numpy as np

array() メソッドを使ってNumPy配列を作成します。ここではint型の要素に加えてnanも含めています。

arr = np.array([[5, 10, 15], [20, np.nan, 30]])

配列を表示します。

print("Our Array...\n",arr)

配列の次元を確認します。

print("\nDimensions of our Array...\n",arr.ndim)

配列のデータ型を取得します。

print("\nDatatype of our Array object...\n",arr.dtype)

nancumprod() メソッドを使って、NaNを1として扱いながら指定軸上の配列要素の累積積を求めます。ここでは axis=1 を指定しているため、行ごとの累積積が計算され、NaNに遭遇しても累積積は変化せず、先頭のNaNは1に置き換えられます。

print("\nCumulative Product of array elements...\n",np.nancumprod(arr, axis = 1))

完全なコード例

import numpy as np

# array() メソッドでNumPy配列を作成
# int型の要素に加えて nan も含めています
arr = np.array([[5, 10, 15], [20, np.nan, 30]])

# 配列を表示
print("Our Array...\n",arr)

# 次元を確認
print("\nDimensions of our Array...\n",arr.ndim)

# データ型を取得
print("\nDatatype of our Array object...\n",arr.dtype)

# NaNを1として扱い、axis=1 に沿って累積積を計算
# NaNに遭遇しても累積積は変化せず、先頭のNaNは1に置き換えられます
print("\nCumulative Product of array elements...\n",np.nancumprod(arr, axis = 1))

出力結果

Our Array...
[[ 5. 10. 15.]
[20. nan 30.]]

Dimensions of our Array...
2

Datatype of our Array object...
float64

Cumulative Product of array elements...
[[ 5. 50. 750.]
[ 20. 20. 600.]]