从 0 到 99 的 Numpy 随机数组，包括两者

Question

我正在尝试创建一个大小为 (80,10) 的 np 数组，因此每一行都有范围为 0 到 99 的随机值。

我已经做到了

np.random.randint(99, size=(80, 10))

但我希望始终在每行中同时包含 0 和 99 作为值。

所以每行中的两个值已经定义，另外 8 个是随机的。

我将如何做到这一点？有没有办法生成一个数组大小 (80,8) 并将 [0,99] 连接到每一行以使其最后成为 (80,10)？

Answer 1

正如 Tim 在 cmets 中所建议的，您可以生成一个随机值不包括 0 和 99 的矩阵。然后将沿第二个轴的两个随机索引替换为值0 和99。

rand_arr = np.random.randint(low=1, high=98, size=(80, 10))
rand_indices = np.random.rand(80,10).argsort(axis=1)[:,:2]
np.put_along_axis(rand_arr, rand_indices, [0,99], axis=1)

使用argsort 的动机是我们想要沿第二个轴的随机索引而不需要替换。仅使用 size=(80,2) 为值 0-10 生成一个随机整数矩阵并不能保证这一点。

在您的场景中，您可以使用kth=2 而不是np.argsort 来执行np.argpartion。这应该更有效。

Answer 2

我已经尝试了一些东西，这就是我想出的

def generate_matrix(low, high, shape):
    x, y = shape
    values = np.random.randint(low+1, high-1, size=(x, y-2))
    predefined = np.tile([low, high], (x, 1))
    values = np.hstack([values, predefined])
    for row in values:
        np.random.shuffle(row)
    return values

示例用法

>>> generate_matrix(0, 99, (5, 10))
array([[94,  0, 45, 99, 18, 31, 78, 80, 32, 17],
       [28, 99, 72,  3,  0, 14, 26, 37, 41, 80],
       [18, 78, 71, 40, 99,  0, 85, 91,  8, 59],
       [65, 99,  0, 45, 93, 94, 16, 33, 52, 53],
       [22, 76, 99, 15, 27, 64, 91, 32,  0, 82]])

---

我接近它的方式：

在 [1, 98] 范围内生成一个大小为 (80, 8) 的数组，然后将每行的 0 和 99 连接起来。但是您可能需要 0/99 出现在每行的不同索引处，因此您必须对它们进行洗牌。不幸的是，np.random.shuffle() 只会在它们之间打乱行。如果你使用np.random.shuffle(arr.T).T 或random.Generator.permutation，你就不会独立地洗牌。除了使用 Python 循环之外，我还没有找到一种矢量化的方式来独立地打乱行。

另一种方式：

您可以在 [1, 98] 范围内生成一个大小为 (80, 10) 的数组，然后在随机索引中替换每行的值 0 和 99。同样，如果没有 Python 循环，我无法找到一种方法来为每行生成唯一索引（例如，0 不会覆盖 99）。由于找不到避免 Python 循环的方法，我选择了第一种方法，这种方法看起来更简单。

Answer 3

如果您不关心重复项，请创建一个零数组，将第 1-9 列替换为随机数，并将第 10 列设置为 99。

final = np.zeros(shape=(80, 10))
final[:,1:9] = np.random.randint(97, size=(80, 8))+1
final[:,9] = 99

Answer 4

创建一个 80x10 的矩阵，其随机值从 0 到 99，在同一行中没有重复，每行都包含 0 和 99

import random
row99=[ n for n in range(1,99) ]
perm = [n for n in range(0,10) ]
m = []
for i in range(80):
    random.shuffle(row99)      
    random.shuffle(perm)
    
    r = row99[:10]
    r[perm[0]] = 0
    r[perm[1]] = 99

    m.append(r)
    
print(m)

部分输出：

[
   ... other elements here ...
[70, 58, 0, 25, 41, 10, 90, 5, 42, 18], 
[0, 57, 90, 71, 39, 65, 52, 24, 28, 77], 
[55, 42, 7, 9, 32, 69, 90, 0, 64, 2], 
[0, 59, 17, 35, 56, 34, 33, 37, 90, 71]]