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当函数包含条件时,使用Numpy将函数应用于数组

vectorization conditional lambda numpy python

splinter · 技术社区 · 6 年前

当函数包含条件时,我很难将函数应用于数组。我有一个低效的解决方法,正在寻找一个高效(快速)的方法。在一个简单的例子中:

pts = np.linspace(0,1,11)
def fun(x, y):
    if x > y:
        return 0
    else:
        return 1

现在,如果我跑步:

result = fun(pts, pts)

ValueError:包含多个元素的数组的真值不明确。使用a.any()或a.all()

在家长大 if x > y 线路。我的低效变通方法给出了正确的结果,但速度太慢:

result = np.full([len(pts)]*2, np.nan)
for i in range(len(pts)):
    for j in range(len(pts)):
        result[i,j] = fun(pts[i], pts[j])

以更好(更重要的是,更快)的方式实现这一目标的最佳方式是什么?

当函数包含条件时,我很难将函数应用于数组。我有一个低效的解决方法,正在寻找一个高效(快速)的方法。在一个简单的例子中:

pts=np.linspace(0,1,11)
def fun(x,y):
如果x>y:
返回0

现在,如果我跑步:

结果=乐趣(分数,分数)

然后我得到了错误

在家长大 如果x>Y

结果=np.full([len(pts)]*2,np.nan)
对于范围内的i(len(pts)):

编辑 :使用

def fun(x, y):
    if x > y:
        return 0
    else:
        return 1
x = np.array(range(10))
y = np.array(range(10))
xv,yv = np.meshgrid(x,y)
result = fun(xv, yv)

ValueError .

3 回复 | 直到 6 年前

kabanus 6 年前

这个错误非常明显——假设您有

x = np.array([1,2])
y = np.array([2,1])

以致

(x>y) == np.array([0,1])

你的研究结果应该是什么 if np.array([0,1]) 陈述是真是假? numpy

(x>y).all()

或

(x>y).any()

是明确的,因此 努比 为您提供解决方案-任何细胞对满足条件,或所有细胞对满足条件-都是明确的真值。你必须为自己准确地定义你的意思 向量x大于向量y .

这个 x 和 y x[i]>y[j] 要使用网格网格生成所有对,请执行以下操作:

>>> import numpy as np
>>> x=np.array(range(10))
>>> y=np.array(range(10))
>>> xv,yv=np.meshgrid(x,y)
>>> xv[xv>yv]
array([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 3, 4, 5, 6, 7, 8,
       9, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 5, 6, 7, 8, 9, 6, 7, 8, 9, 7, 8, 9, 8, 9, 9])
>>> yv[xv>yv]
array([0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
       2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 7, 7, 8])

要么发送 xv 和 yv fun xi,yj 以致 xi>yj . 如果需要实际的索引,只需返回 xv>yv ij 对应 x[i] 和 y[j] . 就你而言:

def fun(x, y):
    xv,yv=np.meshgrid(x,y)
    return xv>yv

fun(x,y)[i][j] 如果 x[i]>y[j] ,否则为假。或者

return  np.where(xv>yv)

将返回两个索引对数组的元组,这样

for i,j in fun(x,y):

保证 x[i]>y[j]

hpaulj 6 年前

In [253]: x = np.random.randint(0,10,5)
In [254]: y = np.random.randint(0,10,5)
In [255]: x
Out[255]: array([3, 2, 2, 2, 5])
In [256]: y
Out[256]: array([2, 6, 7, 6, 5])
In [257]: x>y
Out[257]: array([ True, False, False, False, False])
In [258]: np.where(x>y,0,1)
Out[258]: array([0, 1, 1, 1, 1])

要与这两个一维阵列进行笛卡尔比较,请重塑其中一个阵列,以便它可以使用 broadcasting

In [259]: x[:,None]>y
Out[259]: 
array([[ True, False, False, False, False],
       [False, False, False, False, False],
       [False, False, False, False, False],
       [False, False, False, False, False],
       [ True, False, False, False, False]])
In [260]: np.where(x[:,None]>y,0,1)
Out[260]: 
array([[0, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1, 1],
       [0, 1, 1, 1, 1]])

if a>b 生成布尔数组,该数组不能用于 如果 陈述迭代之所以有效,是因为它传递标量值。对于一些复杂的函数,这是您所能做的最好的( np.vectorize

where 将布尔数组映射到所需的1/0上的工作做得很好。还有其他方法可以实现这种映射。

None

max9111 6 年前

对于一个更复杂的示例,或者如果处理的数组有点大,或者可以写入已经分配的数组,则可以考虑。 Numba

例子

import numba as nb
import numpy as np

@nb.njit()
def fun(x, y):
  if x > y:
    return 0
  else:
    return 1

@nb.njit(parallel=False)
#@nb.njit(parallel=True)
def loop(x,y):
  result=np.empty((x.shape[0],y.shape[0]),dtype=np.int32)
  for i in nb.prange(x.shape[0]):
    for j in range(y.shape[0]):
      result[i,j] = fun(x[i], y[j])
  return result

@nb.njit(parallel=False)
def loop_preallocated(x,y,result):
  for i in nb.prange(x.shape[0]):
    for j in range(y.shape[0]):
      result[i,j] = fun(x[i], y[j])
  return result

时间安排

x = np.array(range(1000))
y = np.array(range(1000))

#Compilation overhead of the first call is neglected

res=np.where(x[:,None]>y,0,1) -> 2.46ms
loop(single_threaded)         -> 1.23ms
loop(parallel)                -> 1.0ms
loop(single_threaded)*        -> 0.27ms
loop(parallel)*               -> 0.058ms

*可能受缓存的影响。测试你自己的例子。