Python：如何在两个单独的数组之间找到两个相等/最接近的值？

Question

假设我们有两个长度相等的数组：

arr1 = (21, 2, 3, 5, 13)
arr2 = (10, 4.5, 9, 12, 20)

arr1 中的哪个变量与arr2 中的变量相等/最接近？

查看这两个列表，我们可以轻松地说最接近的数字是 4.5 和 5。我尝试实现一个函数，该函数在给定两个列表的情况下返回两个最接近的值，对于上面的示例，它有点工作，但它几乎不是一个解决方案，因为它不是最优的。当我们像这样稍微更改数组时，您可以轻松检查函数是否失败：

arr1 = (21, 2, 3, 5, 13)
arr2 = (10, 4.5, 9, 12, 18)

函数返回的值是 13 和 18

函数如下：

def get_nearest(arr1, arr2):
    lr = [[0, 0, 0]]
    for x1 in arr1:
        for x2 in arr2:
            r = (x1 / x2 % (x1 + x2))
            print x1, x2, r
            if r <= 1 and r >= lr[0][2]:
                lr.pop()
                lr.append([x1, x2, r])
    return lr

你能想出一个更好的吗？

Answer 1

速度有问题吗？你在乎关系吗？如果没有，那么简单的东西呢

from itertools import product
sorted(product(arr1, arr2), key=lambda t: abs(t[0]-t[1]))[0]

两者都有

arr1 = (21, 2, 3, 5, 13)
arr2 = (10, 4.5, 9, 12, 20)

和

arr1 = (21, 2, 3, 5, 13)
arr2 = (10, 4.5, 9, 12, 18)

这会产生

(5, 4.5)

说明：

product(arr1, arr2) = [(a1, a2) for (a1, a2) in product(arr1, arr2)]

产生所有N**2 数字对的列表：

[(21, 10), (21, 4.5), ..., (13, 12), (13, 20)]

然后我们使用sorted 按绝对差值 (|a1 - a2|) 对它们进行排序。通过将sorted 传递给key 关键字，我们告诉sorted 使用排序标准lambda t: abs(t[0] - t[1])。绝对差最小的对放在排序数组的第一个索引中，所以我们可以通过在末尾添加[0] 来抓取它。

编辑：

按照 Piotr 在 cmets 中的建议，您可以将 key=func 输入到 min 和 max，这大大加快了速度。试试吧：

from itertools import product
min(product(arr1, arr2), key=lambda t: abs(t[0]-t[1]))[0]

Answer 2

这是我能够编写的最快的算法，它具有 n*log(n) 复杂度，比其他答案中提出的幼稚 n*n 方法快得多。它在处理之前对数组进行排序（这是最耗时的部分），然后尝试最小化差异（在最坏的情况下需要 2*n）：

def closest_array_items(a1, a2):
    if not a1 or not a2:
        raise ValueError('Empty array')
    a1, a2  = iter(sorted(a1)), iter(sorted(a2))
    i1, i2 = a1.next(), a2.next()
    min_dif = float('inf')
    while 1:
        dif = abs(i1 - i2)
        if dif < min_dif:
             min_dif = dif
             pair = i1, i2
             if not min_dif:
                  break
        if i1 > i2:
            try:
                i2 = a2.next()
            except StopIteration:
                break
        else:
            try:
                i1 = a1.next()
            except StopIteration:
                break
    return pair

Answer 3

>>> arr1 = (21, 2, 3, 5, 13)
>>> arr2 = (10, 4.5, 9, 12, 20)
>>> for a1 in arr1:
...     for a2 in arr2:
...         if a1 > a2:
...             result.append([a1, a2, a1-a2])
...         else:
...             result.append([a1, a2, a2-a1])
>>> sorted(result, key=lambda i:i[-1])[0][:2]
[5, 4.5]

一种简单的方法是获取两个数组之间的差异，并根据它们的差异对它们进行排序并获取第一个元素。

>>> sorted([[a1,a2,a1-a2] if(a1>a2) else [a1,a2,a2-a1] for a1 in arr1 for a2 in arr2], key=lambda i:i[-1])[0][:2]
[5, 4.5]

Answer 4

在每次迭代中简单地保存差异和值怎么样...

arr1 = (21, 2, 3, 5, 13)
arr2 = (10, 4.5, 9, 12, 20)

diff = float("inf")

for a1 in arr1:
    for a2 in arr2:
        if abs(a1-a2) < diff:
            diff = abs(a1-a2)
            values = (a1, a2)

print(values)

Answer 5

对于长度为 1000、2000 的两个向量，这里有一个函数可以在 ~0.01 秒内解决这个问题：

def get_closest_elements(arr_1, arr_2):
    """
    The function finds the two closest elements in two arrays

    Returns
    -------
    idx_1 : int
        index of element in arr_1
    idx_2 : int
        index of element in arr_2
    min_diff : float
        minimal difference between arrays
    """

    # get array with all differences between arrays
    diff_arr = x[:, np.newaxis] - y

    # get absolute value
    diff_arr = np.abs(diff_arr)

    # get minimum difference
    min_diff = np.min(diff_arr)

    # get the indexes for the elements of interest in arr_1 and arr_2
    idx_1, idx_2 = np.where(diff_arr == min_diff)

    return idx_1, idx_2, min_diff


# apply function
x = np.array([21, 2, 3, 5, 13])
y = np.array([10, 4.5, 9, 12, 20])
# n = 1000
# x = np.random.rand(n)
# y = np.random.rand(2*n)

idx_1, idx_2, min_diff = get_closest_elements(x, y)
print "x{} - y{} = {}".format(idx_1, idx_2, min_diff)