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我有以下 numpy 数组:
arr_1 = [[1,2],[3,4],[5,6]] # 3 X 2
arr_2 = [[0.5,0.6],[0.7,0.8],[0.9,1.0],[1.1,1.2],[1.3,1.4]] # 5 X 2
arr_1
显然是一个 3 X 2
数组,而 arr_2
是一个 5 X 2
数组。
现在没有循环,我想按元素乘以 arr_1 和 arr_2,以便我将滑动窗口技术(窗口大小 3)应用于 arr_2。
Example:
Multiplication 1: np.multiply(arr_1,arr_2[:3,:])
Multiplication 2: np.multiply(arr_1,arr_2[1:4,:])
Multiplication 3: np.multiply(arr_1,arr_2[2:5,:])
我想以某种矩阵乘法形式执行此操作,以使其比我当前的解决方案更快:
for i in (2):
np.multiply(arr_1,arr_2[i:i+3,:])
因此,如果 arr_2 中的行数很大(数量级为数万),则此解决方案的扩展性并不是很好。
如有任何帮助,我们将不胜感激。
最佳答案
我们可以使用NumPy broadcasting
以矢量化方式创建那些滑动窗口索引。然后,我们可以简单地索引到 arr_2
中以创建 3D
数组,并与 2D
数组 arr_1< 执行逐元素乘法
,这又会再次打开广播
。
所以,我们会有一个像这样的矢量化实现 -
W = arr_1.shape[0] # Window size
idx = np.arange(arr_2.shape[0]-W+1)[:,None] + np.arange(W)
out = arr_1*arr_2[idx]
运行时测试和验证结果-
In [143]: # Input arrays
...: arr_1 = np.random.rand(3,2)
...: arr_2 = np.random.rand(10000,2)
...:
...: def org_app(arr_1,arr_2):
...: W = arr_1.shape[0] # Window size
...: L = arr_2.shape[0]-W+1
...: out = np.empty((L,W,arr_1.shape[1]))
...: for i in range(L):
...: out[i] = np.multiply(arr_1,arr_2[i:i+W,:])
...: return out
...:
...: def vectorized_app(arr_1,arr_2):
...: W = arr_1.shape[0] # Window size
...: idx = np.arange(arr_2.shape[0]-W+1)[:,None] + np.arange(W)
...: return arr_1*arr_2[idx]
...:
In [144]: np.allclose(org_app(arr_1,arr_2),vectorized_app(arr_1,arr_2))
Out[144]: True
In [145]: %timeit org_app(arr_1,arr_2)
10 loops, best of 3: 47.3 ms per loop
In [146]: %timeit vectorized_app(arr_1,arr_2)
1000 loops, best of 3: 1.21 ms per loop
关于python - 滑动窗口操作的 Numpy 向量化,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/39232790/
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