算法的运行时间在处理数据时会大大减慢答案

【问题标题】：runtime of an algorithm slows down heavily as it processes the data算法的运行时间在处理数据时会大大减慢
【发布时间】：2019-09-29 16:32:30
【问题描述】：

这个算法是我正在进行的一个更大项目的一部分，这个算法的作用是查找给定颜色的像素，然后返回它们的坐标。

def find_pixels(img):
    labels = np.zeros((len(img), len(img[0])))
    c = 0
    x0 = 0
    while True:
        print(c)
        pixel = find_pixel_v2(img, labels, x0)
        if pixel[0] == False:
            break
        else:
            i, j, labels, x0 = pixel[0][0], pixel[0][1], pixel[1], pixel[2]
        c += 1
        print((i,j)) 


def find_pixel_v2(img, labels, x0):
    for i in range(x0, len(img)):
        for j in range(0, len(img[0])):
            if labels[i][j] == 1:
                continue
            else:
                if img[i][j][0] != 0:
                    labels[i][j] = 1
                    return (i, j), labels, x0
                else:
                    labels[i][j] = 1
    return False, labels

输入 img 是一个形状 (x,y,3) 的数组。标签是一个形状为 (x, y) 的零数组，以确保我不会遍历已经检查过的坐标。

问题是算法的运行时间随着时间的推移而严重减慢，我不知道为什么。

【问题讨论】：

您在哪里指定要查找的颜色？
img[ i ][ j ][0] != 0，其中 img[ i ][ j ] 是像素的 RGB 代码。
为什么在find_pixel_v2 中有时使用labels_ 有时使用labels？这是故意的吗？
取决于labels 的大小，它可能会因为labels[i][j] = 1 而变慢。我最近在 DataFrames 上遇到了类似的问题。与其调整标签并一次又一次地保存它们，不如尝试使用append 将值保存在不断增长的列表中，然后将它们插入labels。例如pixels.append([i,j])
为什么需要多次调用find_pixel_v2？难道你不能一次通过图像并收集一组左右的坐标吗？

标签： python arrays python-3.x numpy time-complexity

【解决方案1】：

很高兴看到您发现了自己的错误（诚然，这就是您的问题所在）。
但是 - 我并没有真正得到你算法的全部努力，如果我误解了任何东西，请纠正我。

但 IIUC IMO 的全部内容是获取图像的所有索引，其中像素的红色分量不为零，对吧？

所以我的方法是为搜索的像素制作一个 True 的掩码，为所有其他像素制作一个 False，然后向 np.argwhere 询问它们的索引：

mask = img[:, :, 0] != 0
indices = np.argwhere(mask)

也许你可以测试一下；希望这会有所帮助。

【讨论】：

这个算法的重点是测试for循环的运行时间。原始算法应该得到一个不同于黑色的颜色的像素，然后捕捉它附近的所有像素，这是一种检测特定颜色簇的算法。在这篇文章之前我对面具一无所知，我是一个初学者，所以它肯定会有所帮助，感谢您指出！
不客气。也许您考虑阅读 numpy 文档中关于 indexing 的一些段落。这是一个关于一些强大功能的有趣话题。由于图像是我知道的那些包中的 numpy 数组，它可能是你的基本工具集。
我一定会这样做，因为正如您提到的那样，它确实是我的基本工具集，谢谢！

【解决方案2】：

我发现问题出在哪里：

运行时变慢的原因是因为每次调用 find_pixel_v2() 时，for 循环都会从一开始就迭代整个数组，直到它到达具有所需颜色的像素，随着时间的推移，这个过程将花费越来越长。

我想我可以使用一个变量 x0 来防止 for 循环在每次调用时重复一遍。

但是，我在这里犯了一个错误：return (i, j), labels, x0 我返回相同的 x0 值，每次都为零。

将此行更改为return (i, j), labels, i 即可解决，即下次调用find_pixel_v2() 时，for 循环将从上次调用结束处开始。

【讨论】：