如何在不使用 numpy 的情况下获得列表形状？

Question

a1=[1,2,3,4,5,6]  
b1=[[1,2,3], [4,5,6]]

如果使用np.shape 列表a1 将返回(6,) 和b1 将返回(2, 3)。

如果 Numpy 被禁止，我怎样才能得到列表a1 的形状？

我主要对如何让python程序知道a1只是一维感到困惑。有什么好的方法吗？

Answer 1

>>>a = [1,2,3,4,5,6]
>>>print (len(a))
6

对于一维列表，可以使用上述方法。 len(list_name) 返回列表中元素的数量。

>>>a = [[1,2,3],[4,5,6]]
>>>nrow = len(a)
>>>ncol = len(a[0])
>>>nrow
2
>>>ncol
3

上面给出了列表的维度。 len(a) 返回行数。 len(a[0]) 返回 a[0] 中的行数，即列数。

这里是a link 原始答案。

Answer 2

问题明确指出“不使用 numpy”。但是，如果有人到达这里寻找没有任何条件的解决方案，请考虑以下内容。此解决方案适用于平衡列表。

b1=[[1,2,3], [4,5,6]]
np.asarray(b1).shape

(2, 3)

Answer 3

这是解决问题的递归尝试。只有在相同深度上的所有列表都具有相同长度时，它才会起作用。否则会引发ValueError:

from collections.abc import Sequence


def get_shape(lst, shape=()):
    """
    returns the shape of nested lists similarly to numpy's shape.

    :param lst: the nested list
    :param shape: the shape up to the current recursion depth
    :return: the shape including the current depth
            (finally this will be the full depth)
    """

    if not isinstance(lst, Sequence):
        # base case
        return shape

    # peek ahead and assure all lists in the next depth
    # have the same length
    if isinstance(lst[0], Sequence):
        l = len(lst[0])
        if not all(len(item) == l for item in lst):
            msg = 'not all lists have the same length'
            raise ValueError(msg)

    shape += (len(lst), )
    
    # recurse
    shape = get_shape(lst[0], shape)

    return shape

根据您的输入（以及来自 cmets 的输入），结果如下：

a1=[1,2,3,4,5,6]
b1=[[1,2,3],[4,5,6]]

print(get_shape(a1))  # (6,)
print(get_shape(b1))  # (2, 3)
print(get_shape([[0,1], [2,3,4]]))  # raises ValueError
print(get_shape([[[1,2],[3,4]],[[5,6],[7,8]]]))  # (2, 2, 2)

不确定最后的结果是不是你想要的。

---

更新

正如mkl 在 cmets 中指出的那样，上面的代码不会捕获嵌套列表的形状不一致的所有情况；例如[[0, 1], [2, [3, 4]]] 不会引发错误。

这是一个检查形状是否一致的镜头（可能有更有效的方法来做到这一点......）

from collections.abc import Sequence, Iterator
from itertools import tee, chain

def is_shape_consistent(lst: Iterator):
    """
    check if all the elements of a nested list have the same
    shape.

    first check the 'top level' of the given lst, then flatten
    it by one level and recursively check that.

    :param lst:
    :return:
    """

    lst0, lst1 = tee(lst, 2)

    try:
        item0 = next(lst0)
    except StopIteration:
        return True
    is_seq = isinstance(item0, Sequence)

    if not all(is_seq == isinstance(item, Sequence) for item in lst0):
        return False

    if not is_seq:
        return True

    return is_shape_consistent(chain(*lst1))

可以这样使用：

lst0 = [[[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]]]
lst1 = [[0, 1, 2], [3, [4, 5]], [7, [8, 9]]]

assert is_shape_consistent(iter(lst0))
assert not is_shape_consistent(iter(lst1))

Answer 4

这是来自 Joel Grus 的 "Ten Essays on Fizz Buzz" 书中使用递归的一个很好的例子。

from typing import List, Tuple, Union


def shape(ndarray: Union[List, float]) -> Tuple[int, ...]:
    if isinstance(ndarray, list):
        # More dimensions, so make a recursive call
        outermost_size = len(ndarray)
        row_shape = shape(ndarray[0])
        return (outermost_size, *row_shape)
    else:
        # No more dimensions, so we're done
        return ()

例子：

three_d = [
    [[0, 0, 0], [1, 1, 1], [2, 2, 2]],
    [[0, 0, 0], [1, 1, 1], [2, 2, 2]],
    [[0, 0, 0], [1, 1, 1], [2, 2, 2]],
    [[0, 0, 0], [1, 1, 1], [2, 2, 2]],
    [[0, 0, 0], [1, 1, 1], [2, 2, 2]],
]

result = shape(three_d)
print(result)
>>> (5, 3, 3)

Answer 5

根据所需的彻底程度，我建议使用尾递归。从最里面到最外面的列表构建形状。这将允许您检查所有尺寸在每个深度和索引处是否匹配。

def shape(lst):
    def ishape(lst):
        shapes = [ishape(x) if isinstance(x, list) else [] for x in lst]
        shape = shapes[0]
        if shapes.count(shape) != len(shapes):
            raise ValueError('Ragged list')
        shape.append(len(lst))
        return shape
    return tuple(reversed(ishape(lst)))

这是 IDEOne 上的演示：https://ideone.com/HJRwlC

shapes.count(shape) != len(shapes) 是一个巧妙的技巧，用于确定给定级别的所有形状是否相同，取自https://stackoverflow.com/a/3844948/2988730。

如果您的唯一目标是确定列表是否是一维的，只需在最外层列表上运行一个 all：

is_1d = all(not isinstance(x, list) for x in lst)

或

is_1d = not any(isinstance(x, list) for x in lst)

Answer 6

以下函数跟踪列表每个维度的第一项。不管它有多少维度。

def list_shape(input):
    
shape = []
    a = len(input)
    shape.append(a)
    b = input[0]

    while a > 0:
        try:

            a = len(b)
            shape.append(a)
            b = b[0]

        except:
            break
        
    return shape

list1 = [[[123], [231]], [[345], [231]]]

print(list_shape(list1))

输出：

[2, 2, 1]

注意：仅适用于对称列表和列表中的数字数据。