如何在NumPy中实现类Fortran式负索引以适配物理与数学方程？

与大多数采用零基索引的语言不同，Fortran允许指定特定的索引范围：

! 包含10个元素的数组
double precision arr(-8:1)
arr(-8) = 0  ! 第一个元素
arr( 0) = 1  ! 倒数第二个元素
arr( 1) = -1 ! 最后一个元素

在C语言中，可通过将指针指向数组的第9个元素（零基索引）实现相同的索引效果：

int _arr[10];
int *arr = &_arr[8];
arr[-8] = 0;
arr[ 0] = 1;
arr[ 1] = -1;

能否在NumPy数组中实现类似的自定义负索引功能？这在实现常涉及负索引的数学与物理方程时会非常实用，相比传统的索引偏移方法，能直接对应方程中的索引表述，提升代码可读性并降低出错概率。

一种不尽人意的解决方案 #

可以通过重载ndarray的__getitem__方法来尝试实现，但该方案存在以下明显问题：

• 考虑到NumPy支持的多种索引方式（切片、布尔索引、整数数组索引等），实现过程会相当繁琐；
• 重载方法会给索引操作带来显著的性能开销，影响NumPy原本的高效计算特性；
• 子类化ndarray本身存在一定风险，可能与NumPy的内部优化或其他第三方库产生兼容性问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MrPisarik