NumPy 与两个谓词的链式比较

Question

在 NumPy 中，我可以像这样生成一个布尔数组：

>>> arr = np.array([1, 2, 1, 2, 3, 6, 9])
>>> arr > 2
array([False, False, False, False,  True,  True,  True], dtype=bool)

我们如何将比较链接在一起？例如：

>>> 6 > arr > 2
array([False, False, False, False,  True,  False,  False], dtype=bool)

尝试这样做会导致错误消息

ValueError：具有多个元素的数组的真值不明确。使用 a.any() 或 a.all()

Answer 1

你能得到的最接近的AFAIK是使用&、|和^：

>>> arr = np.array([1, 2, 1, 2, 3, 6, 9])
>>> (2 < arr) & (arr < 6)
array([False, False, False, False,  True, False, False], dtype=bool)
>>> (2 < arr) | (arr < 6)
array([ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True], dtype=bool)
>>> (2 < arr) ^ (arr < 6)
array([ True,  True,  True,  True, False,  True,  True], dtype=bool)

我认为您无法让a < b < c 样式的链接起作用。

Answer 2

您可以使用 numpy 逻辑运算符来做类似的事情。

>>> arr = np.array([1, 2, 1, 2, 3, 6, 9])
>>> arr > 2
array([False, False, False, False,  True,  True,  True], dtype=bool)
>>>np.logical_and(arr>2,arr<6)
Out[5]: array([False, False, False, False,  True, False, False], dtype=bool)

Answer 3

numpy 中不允许链式比较。您需要分别编写左右比较，并将它们与bitwise operators 链接起来。由于operator precendence（|、& 和^ 具有更高的优先级），您还需要将这两个表达式都加上括号。在这种情况下，由于您希望同时满足这两个条件，因此您需要按位与 (&)：

(2<arr) & (arr<6)
# array([False, False, False, False,  True, False, False])

---

实际上在PEP 535 中建议使这成为可能，尽管它仍然被推迟。其中解释了为什么会发生这种情况。如问题中所述，以这种方式链接比较会产生：

2<arr<6

ValueError：具有多个元素的数组的真值不明确。 使用 a.any() 或 a.all()

这里的问题是，python 在内部将上述内容扩展为：

2<arr and arr<6

这是导致错误的原因，因为and 隐式调用bool，而NumPy 只允许对单个元素（不是带有size>1 的数组）的布尔值进行隐式强制，因为带有许多值既不评估为True 也不评估为False。正是由于这种歧义，这是不允许的，并且在布尔上下文中评估数组总是会产生 ValueError