将 Nx3x2 numpy 数组中的元素替换为 Mx2 numpy 数组中的元素

Question

我有以下xy numpy 数组，它表示一些三角形顶点的位置：

array([[[ 0.30539728, 49.82845203],
        [ 0.67235022, 49.95042185],
        [ 0.268982  , 49.95195348]],
       [[ 0.268982  , 49.95195348],
        [ 0.67235022, 49.95042185],
        [ 0.27000135, 50.16334035]],
       ...
       [[ 1.00647459, 50.25958169],
        [ 0.79479121, 50.3010079 ],
        [ 0.67235022, 49.95042185]],
       [[ 0.79479121, 50.3010079 ],
        [ 0.6886783 , 50.25867683],
        [ 0.67235022, 49.95042185]]])

这里，它是一个(10, 3, 2) 形状的数组，但它也可以是(5, 3, 2) 或(18, 3, 2)，随你的便。无论如何，它的形状是(N, 3, 2)。 我有另一个形状为(4, 2) 的numpy 数组to_replace，但它也可以是(6, 2) 或(7, 2)，但总是形状为(M, 2)：

array([[ 1.08267406, 49.88690993],
       [ 1.1028248 , 50.01440407],
       [ 0.74114309, 49.73183549],
       [ 1.08267406, 49.88690993]])

它表示可以在我的第一个数组中找到的坐标对的位置。请注意，这些对中的每一个在xy 中至少出现一次，但可能不止一次出现。 最后，我有第三个数组replace_by，其形状为(8,)（或形状为(M*2)，基于​​上面的指示），哪些值旨在完全替换我的第一个xy数组中to_replace中包含的值.它看起来像这样：

array([ 0.87751214, 49.91866589,  0.88758751, 49.98241296,  0.70674665, 49.84112867,  0.87751214, 49.91866589])

所以基本上xy 中的所有[1.08267406, 49.88690993] 对都应该替换为[0.87751214, 49.91866589]。

我当前的代码看起来像这样，但它只有在 to_replace 和 replace_by 严格符合 (2, 2) 的情况下才有效。

indices = (xy == to_replace[:, None][:, None])[0]
xy[indices] = replace_by

我在number 的answers 中already looked 并实际上受到了其中一些的启发，但我仍然无法让它发挥作用。

Answer 1

您可以使用numpy.isclose 比较行，然后使用.all(axis=2) 查找所有最后一行相同的位置。 Numpy 将广播每一行以适应 xy 形状。

import numpy as np
xy = np.array([[[ 0.30539728, 49.82845203],
        [ 0.67235022, 49.95042185],
        [ 0.268982  , 49.95195348]],
       [[ 0.268982  , 49.95195348],
        [ 0.67235022, 49.95042185],
        [ 0.27000135, 50.16334035]],
       [[ 1.00647459, 50.25958169],
        [ 0.79479121, 50.3010079 ],
        [ 0.67235022, 49.95042185]],
       [[ 0.79479121, 50.3010079 ],
        [ 0.6886783 , 50.25867683],
        [ 0.67235022, 49.95042185]]])
xy_start = xy.copy()


to_replace = np.array([[ 1.08267406, 49.88690993],
       [ 1.1028248 , 50.01440407],
       # [ 0.74114309, 49.73183549],
       [ 0.6886783 , 50.25867683],
       [ 1.08267406, 49.88690993]])

replace_by = np.array([ 0.87751214, 49.91866589,  0.88758751, 49.98241296,  0.70674665, 49.84112867,  0.87751214, 49.91866589])
replace_by_reshaped = replace_by.reshape(-1, 2)

for i, row in enumerate(to_replace):
    xy[np.isclose(xy, row).all(axis=2)] = replace_by_reshaped[i]
print(xy_start)
# [[[ 0.30539728 49.82845203]
#   [ 0.67235022 49.95042185]
#   [ 0.268982   49.95195348]]

#  [[ 0.268982   49.95195348]
#   [ 0.67235022 49.95042185]
#   [ 0.27000135 50.16334035]]

#  [[ 1.00647459 50.25958169]
#   [ 0.79479121 50.3010079 ]
#   [ 0.67235022 49.95042185]]

#  [[ 0.79479121 50.3010079 ]
#   [ 0.6886783  50.25867683]
#   [ 0.67235022 49.95042185]]]
print(xy)
# [[[ 0.30539728 49.82845203]
#   [ 0.67235022 49.95042185]
#   [ 0.268982   49.95195348]]

#  [[ 0.268982   49.95195348]
#   [ 0.67235022 49.95042185]
#   [ 0.27000135 50.16334035]]

#  [[ 1.00647459 50.25958169]
#   [ 0.79479121 50.3010079 ]
#   [ 0.67235022 49.95042185]]

#  [[ 0.79479121 50.3010079 ]
#   [ 0.70674665 49.84112867]
#   [ 0.67235022 49.95042185]]]

编辑

.all(axis=2) 收缩轴=2 到True 如果轴=2 的所有值都是True 和False 否则。我认为小 2d 示例清楚地说明了这里发生了什么。

>>> import numpy as np
>>> a = np.array([[0, 1], [0, 2], [3, 4]])
>>> a
array([[0, 1],
       [0, 2],
       [3, 4]])
>>> np.isclose(a, [0, 1])
array([[ True,  True],
       [ True, False],
       [False, False]])
>>> np.isclose(a, [0, 1]).all(axis=1)
array([ True, False, False])
>>> a[np.isclose(a, [0, 1]).all(axis=1)]
array([[0, 1]])
>>> a[np.isclose(a, [0, 1]).all(axis=1)] = [12, 14]
>>> a
array([[12, 14],
       [ 0,  2],
       [ 3,  4]])

Answer 2

numpy-indexed 包（免责声明：我是它的作者）包含以矢量化和优雅的方式解决此问题的功能。

鉴于您定义的数组，这个单行应该可以解决问题：

import numpy_indexed as npi    
npi.remap(xy.reshape(-1, 2), to_replace, replace_by.reshape(-1, 2)).reshape(-1, 3, 2)