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将一维数组转换为下三角矩阵

  •  11
  • Panos Kalatzantonakis  · 技术社区  · 6 年前

    我想把一维数组转换成一个低阶的零对角矩阵,同时保留所有的数字。

    我知道 numpy.tril 函数,但它用零替换了一些元素。我需要扩展矩阵以包含所有原始数字。

    例如:

    [10、20、40、46、33、14、12、46、52、30、59、18、11、22、30、2、11、58、22、72、12]

    应该是

    0
    10 0
    20 40 0
    46 33 14 0
    12 46 52 30 0
    59 18 11 22 30 0
    2 11 58 22 72 12 0
    
    3 回复  |  直到 6 年前
        1
  •  10
  •   Divakar    6 年前

    当输入数组保存了填充下对角线所需的所有值时,这里有一个方法 masking -

    def fill_lower_diag(a):
        n = int(np.sqrt(len(a)*2))+1
        mask = np.tri(n,dtype=bool, k=-1) # or np.arange(n)[:,None] > np.arange(n)
        out = np.zeros((n,n),dtype=int)
        out[mask] = a
        return out
    

    样品运行-

    In [82]: a
    Out[82]: 
    array([10, 20, 40, 46, 33, 14, 12, 46, 52, 30, 59, 18, 11, 22, 30,  2, 11,
           58, 22, 72, 12])
    
    In [83]: fill_lower_diag(a)
    Out[83]: 
    array([[ 0,  0,  0,  0,  0,  0,  0],
           [10,  0,  0,  0,  0,  0,  0],
           [20, 40,  0,  0,  0,  0,  0],
           [46, 33, 14,  0,  0,  0,  0],
           [12, 46, 52, 30,  0,  0,  0],
           [59, 18, 11, 22, 30,  0,  0],
           [ 2, 11, 58, 22, 72, 12,  0]])
    

    大数组上的计时 5k x 5k 形状-

    In [146]: np.random.seed(0)
    
    In [147]: n = 5000
    
    In [148]: a = np.random.randint(0,9,n*(n+1)/2)
    
    In [149]: %timeit tril_indices_app(a) #@Brenlla's solution
    1 loop, best of 3: 218 ms per loop
    
    In [151]: %timeit fill_lower_diag(a) # From this post
    10 loops, best of 3: 43.1 ms per loop
    
        2
  •  5
  •   Brenlla    6 年前

    您也可以使用numpy函数 np.tril_indices :

    arr = np.array([10,20,40,46,33,14,12,46,52,30,59,18,11,22,30,2,11,58,22,72,12])
    n = int(np.sqrt(len(arr)*2))+1
    

    生成零矩阵并用您的值填充下面的部分:

    idx = np.tril_indices(n, k=-1, m=n)
    matrix = np.zeros((n,n)).astype(int)
    matrix[idx] = arr
    array([[ 0,  0,  0,  0,  0,  0,  0],
           [10,  0,  0,  0,  0,  0,  0],
           [20, 40,  0,  0,  0,  0,  0],
           [46, 33, 14,  0,  0,  0,  0],
           [12, 46, 52, 30,  0,  0,  0],
           [59, 18, 11, 22, 30,  0,  0],
           [ 2, 11, 58, 22, 72, 12,  0]])
    
        3
  •  2
  •   hygull    6 年前

    您也可以尝试下面的函数来获取列表。

    import pprint
    
    def get_triangled_list(l, rows, typ='lower'):
        if type(l) is not list:
            print 'First parameter should be a list'
            return None
    
        if type(rows) is not int:
            print 'Second parameter should be a list'
            return None
    
        if not(typ == 'lower' or typ == 'upper'):
            print 'ERROR:', typ, 'is not allowed type'
            return None
    
        new_l = []
        length = len(l)
        num_items = ((rows-1) * rows)/ 2
    
        if length != num_items:
            print 'ERROR: ', 'There should be exactly', num_items, 'items for ', rows, 'rows, found', length, 'items.'
            return None
    
        if typ == 'upper':
            for i in range(rows):
                temp_l = [0]*(i+1) + [l.pop(0) for j in range(7-(i+1))] 
                new_l.append(temp_l)
        elif typ=='lower':
            for i in range(rows):
                temp_l = [l.pop(0) for j in range(i)] + [0]*(rows-i)
                new_l.append(temp_l)
    
        return new_l
    
    if __name__ == '__main__':
        l = [10,20,40,46,33,14,12,46,52,30,59,18,11,22,30,2,11,58,22,72,12]
    
        # TEST CASE 1 (LOWER TRIANGLE, default)
        new_lower = get_triangled_list(l, 7)
        pprint.pprint(new_lower)
        print('\n')
    
        # TEST CASE 2 (UPPER TRIANGLE, passing one more parameter)
        l = [10,20,40,46,33,14,12,46,52,30,59,18,11,22,30,2,11,58,22,72,12]
        new_upper = get_triangled_list(l, 7, 'upper')
        pprint.pprint(new_upper)
    

    输出»

    [[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
     [10, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
     [20, 40, 0, 0, 0, 0, 0],
     [46, 33, 14, 0, 0, 0, 0],
     [12, 46, 52, 30, 0, 0, 0],
     [59, 18, 11, 22, 30, 0, 0],
     [2, 11, 58, 22, 72, 12, 0]]
    
    
    [[0, 10, 20, 40, 46, 33, 14],
     [0, 0, 12, 46, 52, 30, 59],
     [0, 0, 0, 18, 11, 22, 30],
     [0, 0, 0, 0, 2, 11, 58],
     [0, 0, 0, 0, 0, 22, 72],
     [0, 0, 0, 0, 0, 0, 12],
     [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]