python - 从单个值 : Fast and readable method? 构建一个小的 numpy 数组

Question

我发现我的程序中的一个瓶颈是从给定值列表创建 numpy 数组，最常见的是将四个值放入一个 2x2 数组中。有一种显而易见、易于阅读的方法:

my_array = numpy.array([[1, 3], [2.4, -1]])

这需要 15 秒——非常非常慢，因为我已经做了数百万次。

还有一种更快、更难读的方法:

my_array = numpy.empty((2,2))
my_array[0,0] = 1
my_array[0,1] = 3
my_array[1,0] = 2.4
my_array[1,1] = -1

速度提高了 10 倍，仅需 1 微秒。

有没有既快速又易于阅读的方法？

到目前为止我尝试了什么:使用 asarray 而不是 array 没有区别；将 dtype=float 传递给 array 也没有区别。最后，我明白我可以自己做:

def make_array_from_list(the_list, num_rows, num_cols):
    the_array = np.empty((num_rows, num_cols))
    for i in range(num_rows):
        for j in range(num_cols):
            the_array[i,j] = the_list[i][j]
    return the_array

这将在 4us 内创建数组，这是中等速度的中等可读性(与上述两种方法相比)。但说真的，我无法相信使用内置方法没有更好的方法。

提前致谢!

Answer 1

这是一个很好的问题。我找不到任何可以接近您完全展开的解决方案速度的东西(编辑 @BiRico 能够想出一些接近的东西。查看评论和更新 :)。以下是我(和其他人)提出的一系列不同选项以及相关的时间安排:

import numpy as np

def f1():
    "np.array + nested lists"
    my_array = np.array([[1, 3], [2.4, -1]])

def f2():
    "np.array + nested tuples"
    my_array = np.array(((1, 3), (2.4, -1)))

def f3():
    "Completely unrolled"
    my_array = np.empty((2,2),dtype=float)
    my_array[0,0] = 1
    my_array[0,1] = 3
    my_array[1,0] = 2.4
    my_array[1,1] = -1

def f4():
    "empty + ravel + list"
    my_array = np.empty((2,2),dtype=float)
    my_array.ravel()[:] = [1,3,2.4,-1]

def f5():
    "empty + ravel + tuple"
    my_array = np.empty((2,2),dtype=float)
    my_array.ravel()[:] = (1,3,2.4,-1)

def f6():
    "empty + slice assignment"
    my_array = np.empty((2,2),dtype=float)
    my_array[0,:] = (1,3)
    my_array[1,:] = (2.4,-1)

def f7():
    "empty + index assignment"
    my_array = np.empty((2,2),dtype=float)
    my_array[0] = (1,3)
    my_array[1] = (2.4,-1)

def f8():
    "np.array + flat list + reshape"
    my_array = np.array([1, 3, 2.4, -1]).reshape((2,2))

def f9():
    "np.empty + ndarray.flat  (Pierre GM)"
    my_array = np.empty((2,2), dtype=float)
    my_array.flat = (1,3,2.4,-1)

def f10():
    "np.fromiter (Bi Roco)"
    my_array = np.fromiter((1,3,2.4,-1), dtype=float).reshape((2,2))

import timeit
results = {}
for i in range(1,11):
    func_name = 'f%d'%i
    my_import = 'from __main__ import %s'%func_name
    func_doc = globals()[func_name].__doc__
    results[func_name] = (timeit.timeit(func_name+'()',
                                        my_import,
                                        number=100000),
                          '\t'.join((func_name,func_doc)))

for result in sorted(results.values()):
    print '\t'.join(map(str,result))

重要的时间点:

在 Ubuntu Linux 上，Core i7:

0.158674955368  f3  Completely unrolled
0.225094795227  f10 np.fromiter (Bi Roco)
0.737828969955  f8  np.array + flat list + reshape
0.782918930054  f5  empty + ravel + tuple
0.786983013153  f9  np.empty + ndarray.flat  (Pierre GM)
0.814703941345  f4  empty + ravel + list
1.2375421524    f7  empty + index assignment
1.32230591774   f2  np.array + nested tuples
1.3752617836    f6  empty + slice assignment
1.39459013939   f1  np.array + nested lists