Python:基于掩码将列插入numpy数组

z9smfwbn  于 2023-05-27  发布在  Python
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假设我有以下数据:

mask = [[0, 1, 1, 0, 1]] # 2D mask
ip_array = [[4, 5, 2],
            [3, 2, 1],
            [1, 8, 6]] # 2D array

我想在ip_array中插入0列,只要掩码中有0。所以输出应该是这样的:

[[0, 4, 5, 0, 2]
 [0, 3, 2, 0, 1]
 [0, 1, 8, 0, 6]]

我是numpy函数的新手,我正在寻找一种有效的方法来做到这一点。任何帮助是赞赏!

vd2z7a6w

vd2z7a6w1#

这里有一种方法可以分两步完成:
(i)创建一个形状正确的零数组(第一维为ip_array,第二维为mask
(ii)在第二维上使用mask(作为布尔掩码),并将ip_array的值赋给零数组。

out = np.zeros((ip_array.shape[0], mask.shape[1])).astype(int)
out[..., mask[0].astype(bool)] = ip_array
print(out)

输出:

[[0 4 5 0 2]
 [0 3 2 0 1]
 [0 1 8 0 6]]
rbpvctlc

rbpvctlc2#

这里是另一种使用切片的方法,使用cumsum掩码和输入中的额外0列。每当添加零时,cumsum掩码将具有ip_array + 1和0的索引。串联数组有一个额外的初始零列,因此用0索引会产生一个零列。

m = (mask.cumsum()*mask)[0]
# array([0, 1, 2, 0, 3])

np.c_[np.zeros(ip_array.shape[0]), ip_array][:,m].astype(int)

# array([[0, 4, 5, 0, 2],
#        [0, 3, 2, 0, 1],
#        [0, 1, 8, 0, 6]])
3zwjbxry

3zwjbxry3#

一个解决方案与参数和其他方式做比绿色检查。所以更容易理解。只是最后一行对操作很重要。

import numpy
import random

n1 = 5
n2 = 5
r = 0.7
random.seed(1)
a = numpy.array([[0 if random.random() > r else 1 for _ in range(n1)]])
n3 = numpy.count_nonzero(a)
b = numpy.array([[random.randint(1,9) for _ in range(n3)] for _ in range(n2)])
c = numpy.zeros((n2, n1))
c[:, numpy.where(a)[1]] = b[:]

结果:

a = array([[1, 0, 0, 1, 1]])
b = array([[8, 8, 7],
       [4, 2, 8],
       [1, 7, 7],
       [1, 8, 5],
       [4, 2, 6]])
c = array([[8., 0., 0., 8., 7.],
       [4., 0., 0., 2., 8.],
       [1., 0., 0., 7., 7.],
       [1., 0., 0., 8., 5.],
       [4., 0., 0., 2., 6.]])

这里你的时间处理取决于n值:

使用此代码:

import numpy
import random
import time
import matplotlib.pyplot as plt

n1 = 5
n2 = 5
r = 0.7

def main(n1, n2):
    print()
    print(f"{n1 = }")
    print(f"{n2 = }")
    random.seed(1)
    a = numpy.array([[0 if random.random() > r else 1 for _ in range(n1)]])
    n3 = numpy.count_nonzero(a)
    b = numpy.array([[random.randint(1,9) for _ in range(n3)] for _ in range(n2)])
    t0 = time.time()
    c = numpy.zeros((n2, n1))
    c[:, numpy.where(a)[1]] = b[:]
    t = time.time() - t0
    print(f"{t = }")
    return t

t1 = [main(10**i, 10) for i in range(1, 8)]
t2 = [main(10, 10**i) for i in range(1, 8)]

plt.plot(t1, label="n1 time process evolution")
plt.plot(t2, label="n2 time process evolution")

plt.xlabel("n-values (log)")
plt.ylabel("Time processing (s)")
plt.title("Insert columns into a numpy array based on mask")
plt.legend()
plt.show()
tzdcorbm

tzdcorbm4#

mask = np.array([0, 1, 1, 0, 1])
#extract indices of zeros
mask_pos = (list(np.where(mask == 0)[0]))
ip_array =np.array([[4, 5, 2],
        [3, 2, 1],
        [1, 8, 6]])

#insert 0 at respextive mask position
for i in mask_pos:
    ip_array = np.insert(ip_array,i,0,axis=1)

print(ip_array)
kninwzqo

kninwzqo5#

可以说最简单的解决方案是使用np.insert为您创建新列:

idx = np.flatnonzero(~np.array(mask[0], bool))
idx -= np.arange(len(idx))
np.insert(ip_array, idx, 0, axis=1)

idx中减去np.arange(len(idx))是必要的,因为要插入的数组还没有新的列,所以旧数组中的索引会减少前面插入的列的数量。
两行:

idx = np.flatnonzero(~np.array(mask[0], bool))
np.insert(ip_array, idx - np.arange(len(idx)), 0, axis=1)

使用walrus操作符的一行程序(python 3.8+):

np.insert(ip_array, (idx := np.flatnonzero(~np.array(mask[0], bool))) - np.arange(len(idx)), 0, axis=1)

一个没有,但有更多冗余:

np.insert(ip_array, np.flatnonzero(~np.array(mask[0], bool)) - np.arange(len(mask[0]) - np.count_nonzero(mask[0])), 0, axis=1)

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