numpy - 如果值在 3d 数组之一内，则返回索引答案

【问题标题】：numpy - return index If value inside one of 3d arraynumpy - 如果值在 3d 数组之一内，则返回索引
【发布时间】：2017-01-24 00:11:54
【问题描述】：

如何在 Numpy 中执行此操作：谢谢！

输入：

A = np.array([0, 1, 2, 3]) 

B = np.array([[3, 2, 0], [0, 2, 1], [2, 3, 1], [3, 0, 1]])

输出：

result = [[0, 1, 3], [1, 2, 3], [0, 1, 2], [0, 2, 3]]

在 Python 中：

A = np.array([0 ,1 ,2 ,3]) 
B = np.array([[3 ,2 ,0], [0 ,2 ,1], [2 ,3 ,1], [3 ,0 ,1]]) 
result = []
for x ,  valA in enumerate (A) :
    inArray = []
    for y , valB in enumerate (B) : 
        if valA in valB:
            inArray.append (y)
    result.append (inArray)
print result

# result = [[0, 1, 3], [1, 2, 3], [0, 1, 2], [0, 2, 3]]

【问题讨论】：

标签： python arrays numpy indexing collect

【解决方案1】：

方法#1

这是使用 broadcasting 的 NumPy 矢量化方法 -

R,C = np.where((A[:,None,None] == B).any(-1))
out = np.split(C,np.flatnonzero(R[1:]>R[:-1])+1)

方法 #2

假设A 和B 保存正数，我们可以认为它们表示2D 网格上的索引，这样B 可以被认为保存每行的列索引。一旦对应于B 的2D 网格就位，我们只需要考虑与A 相交的列。最后，我们在这样的2D 网格中获得True 值的索引，从而为我们提供R 和C 值。这应该更节省内存。

因此，替代方法看起来像这样 -

ncols = B.max()+1
nrows = B.shape[0]
mask = np.zeros((nrows,ncols),dtype=bool)
mask[np.arange(nrows)[:,None],B] = 1
mask[:,~np.in1d(np.arange(mask.shape[1]),A)] = 0
R,C = np.where(mask.T)
out = np.split(C,np.flatnonzero(R[1:]>R[:-1])+1)

示例运行 -

In [43]: A
Out[43]: array([0, 1, 2, 3])

In [44]: B
Out[44]: 
array([[3, 2, 0],
       [0, 2, 1],
       [2, 3, 1],
       [3, 0, 1]])

In [45]: out
Out[45]: [array([0, 1, 3]), array([1, 2, 3]), array([0, 1, 2]), array([0, 2, 3])]

运行时测试

将数据集大小扩大100x，这是一个快速的运行时测试结果 -

In [85]: def index_1din2d(A,B):
    ...:     R,C = np.where((A[:,None,None] == B).any(-1))
    ...:     out = np.split(C,np.flatnonzero(R[1:]>R[:-1])+1)
    ...:     return out
    ...: 
    ...: def index_1din2d_initbased(A,B):
    ...:     ncols = B.max()+1
    ...:     nrows = B.shape[0]
    ...:     mask = np.zeros((nrows,ncols),dtype=bool)
    ...:     mask[np.arange(nrows)[:,None],B] = 1
    ...:     mask[:,~np.in1d(np.arange(mask.shape[1]),A)] = 0
    ...:     R,C = np.where(mask.T)
    ...:     out = np.split(C,np.flatnonzero(R[1:]>R[:-1])+1)
    ...:     return out
    ...: 

In [86]: A = np.unique(np.random.randint(0,10000,(400)))
    ...: B = np.random.randint(0,10000,(400,300))
    ...: 

In [87]: %timeit [np.where((B == x).sum(axis = 1))[0] for x in A]
1 loop, best of 3: 161 ms per loop # @Psidom's soln

In [88]: %timeit index_1din2d(A,B)
10 loops, best of 3: 91.5 ms per loop

In [89]: %timeit index_1din2d_initbased(A,B)
10 loops, best of 3: 33.4 ms per loop

性能进一步提升！

好吧，或者我们可以在第二种方法中以转置的方式创建2D 网格。这个想法是避免R,C = np.where(mask.T) 中的转置，这似乎是瓶颈。因此，第二种方法的修改版本和相关的运行时看起来像这样 -

In [135]: def index_1din2d_initbased_v2(A,B):
     ...:     nrows = B.max()+1
     ...:     ncols = B.shape[0]
     ...:     mask = np.zeros((nrows,ncols),dtype=bool)
     ...:     mask[B,np.arange(ncols)[:,None]] = 1
     ...:     mask[~np.in1d(np.arange(mask.shape[0]),A)] = 0
     ...:     R,C = np.where(mask)
     ...:     out = np.split(C,np.flatnonzero(R[1:]>R[:-1])+1)
     ...:     return out
     ...: 

In [136]: A = np.unique(np.random.randint(0,10000,(400)))
     ...: B = np.random.randint(0,10000,(400,300))
     ...: 

In [137]: %timeit index_1din2d_initbased(A,B)
10 loops, best of 3: 57.5 ms per loop

In [138]: %timeit index_1din2d_initbased_v2(A,B)
10 loops, best of 3: 25.9 ms per loop

【讨论】：

【解决方案2】：

numpy 和 list-comprehension 组合的选项：

import numpy as np
[np.where((B == x).sum(axis = 1))[0] for x in A]
# [array([0, 1, 3]), array([1, 2, 3]), array([0, 1, 2]), array([0, 2, 3])]

【讨论】：