在numpy ndarray的子​​类中覆盖.T（转置）

Question

我有一个三维数据集，其中第一个维度给出变量的类型，第二个和第三个维度是空间索引。我试图通过创建包含数据的ndarray 的子类来使这些数据对用户更加友好，但属性具有指向适当变量维度的合理名称。变量类型之一是温度，我想用属性.T 来表示它。我尝试这样设置：

self.T = self[8,:,:]

但是，这与用于转置数组的底层 numpy 属性发生冲突。通常，覆盖类属性是微不足道的，但是在这种情况下，当我尝试重写属性时会出现异常。以下是同一问题的最小示例：

import numpy as np

class foo(np.ndarray):
    def __new__(cls, input_array):
        obj = np.asarray(input_array).view(cls)
        obj.T = 100.0
        return obj

foo([1,2,3,4])

结果：

Traceback (most recent call last):
  File "tmp.py", line 9, in <module>
    foo([1,2,3,4])
  File "tmp.py", line 6, in __new__
    obj.T = 100.0
AttributeError: attribute 'T' of 'numpy.ndarray' objects is not writable

我试过用setattr(obj, 'T', 100.0)来设置属性，结果还是一样。

显然，我可以放弃并将我的属性命名为 .temperature 或其他名称。然而，.T 对于随后将使用这些数据对象完成的数学表达式将更有说服力。如何强制 python/numpy 覆盖此属性？

Answer 1

对于np.matrix 子类，在 np.matrixlib.defmatrix 中定义：

@property
def T(self):
    """
    Returns the transpose of the matrix.
    ....
    """
    return self.transpose()

Answer 2

T 不是存在于__dict__ 或__slots__ 中的常规属性。实际上，您可以立即看到这一点，因为如果您修改数组的形状或内容，T 的结果会发生变化。

由于ndarray 是一个用C 编写的类，它具有特殊的descriptors 用于它公开的动态属性。 T 是这些动态属性之一，定义为PyGetSetDef 结构。你不能通过简单的赋值来覆盖它，因为没有什么可以赋值的，但是你可以创建一个在类级别覆盖它的描述符。

正如@hpaulj's answer 建议的那样，最简单的解决方案可能是使用property 为您实现描述符协议：

import numpy as np

class foo(np.ndarray):
    @property
    def T(self):
        return self[8, :, :]

更复杂的选择是创建自己的描述符类型，或者甚至在 C 中扩展类并编写自己的 PyGetSetDef 结构。这完全取决于您要达到的目标。

Answer 3

按照 Mad Physicist 和 hpaulj 的领导，我的最小工作示例的解决方案是：

import numpy as np

class foo(np.ndarray):
    def __new__(cls, input_array):
        obj = np.asarray(input_array).view(cls)
        return obj

    @property
    def T(self):
        return 100.0

x = foo([1,2,3,4])
print("T is", x.T)

结果：

T is [1 2 3 4]