【Python】NumPyのnan_to_num()でNaNを0に、無限大を有限数に置き換える方法

PythonでNaN（非数）をゼロに、無限大を大きな有限数に置き換えたい場合は、NumPyの numpy.nan_to_num() メソッドを使用します。このメソッドは、非有限値（NaNや無限大）を置き換えた配列を返します。引数 copy を False に設定した場合、元の配列そのものが返されることもあります。

nan_to_num() の主なパラメータ

• 第1引数（x）：入力データとなる配列を指定します。
• 第2引数（copy）：Trueの場合はxのコピーを作成し、Falseの場合は元の配列を直接書き換えます（in-place操作）。ただし、in-place操作が行われるのは、配列へのキャストにコピーが不要な場合のみです。デフォルトは True です。
• 第3引数（nan）：NaNを埋めるために使用する値です。値を指定しない場合は、NaNが 0.0 に置き換えられます。
• 第4引数（posinf）：正の無限大を埋めるために使用する値です。指定しない場合は、非常に大きな有限数に置き換えられます。
• 第5引数（neginf）：負の無限大を埋めるために使用する値です。指定しない場合は、非常に小さい（負の）数に置き換えられます。

実装手順

1. 必要なライブラリをインポートする

まず、必要なライブラリをインポートします。

import numpy as np

2. array() メソッドでNumPy配列を作成する

無限大とNaNを含む複素数の配列を作成します。

arr = np.array([complex(np.inf, np.nan), np.nan])

3. 配列を表示する

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

4. 配列の次元数を確認する

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

5. データ型を確認する

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

6. 配列の形状を確認する

print("\nShape of our Array object...\n",arr.shape)

7. nan_to_num() メソッドでNaNと無限大を置き換える

ここでは、NaNを 11111 に置き換えてみましょう。

print("\nResult...\n",np.nan_to_num(arr, nan = 11111))

完全なコード例

import numpy as np

# array() メソッドでNumPy配列を作成
arr = np.array([complex(np.inf, np.nan), np.nan])

# 配列を表示
print("Our Array...\n",arr)

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

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

# 形状を確認
print("\nShape of our Array object...\n",arr.shape)

# nan_to_num() メソッドでNaNを11111に、正の無限大を最大の有限数に置き換える
print("\nResult...\n",np.nan_to_num(arr, nan = 11111))

実行結果

Our Array...
[inf+nanj nan +0.j]

Dimensions of our Array...
1

Datatype of our Array object...
complex128

Shape of our Array object...
(2,)

Result...
[1.79769313e+308+11111.j 1.11110000e+004 +0.j]

実行結果から、正の無限大（inf）が float64 の最大値である約 1.79769313e+308 に、NaNが指定した 11111 に置き換えられていることがわかります。このように nan_to_num() を使えば、機械学習や数値計算において問題となる非有限値を簡単に処理できます。