python - NumPy:来自数组和标量列表的二维数组

Question

我需要根据一维数组和标量的列表创建一个二维 numpy 数组，以便复制标量以匹配一维数组的长度。

所需行为的示例

>>> x = np.ones(5)
>>> something([x, 0, x])
array([[ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.],
       [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.]])

我知道列表的矢量元素总是具有相同的长度(形状)，因此我可以通过执行以下操作“手动”完成:

def something(lst):
    for e in lst:
        if isinstance(e, np.ndarray):
            l = len(e)
            break
    tmp = []
    for e in lst:
        if isinstance(e, np.ndarray):
            tmp.append(e)
            l = len(e)
        else:
            tmp.append(np.empty(l))
            tmp[-1][:] = e
    return np.array(tmp)

我想问的是，在 numpy 的某处是否隐藏了一些现成的解决方案，或者，如果没有，是否有比上述解决方案更好(例如，更通用、更可靠、更快)的解决方案。

Answer 1

In [179]: np.column_stack(np.broadcast(x, 0, x))
Out[179]: 
array([[ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.],
       [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.]])

或

In [187]: np.row_stack(np.broadcast_arrays(x, 0, x))
Out[187]: 
array([[ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.],
       [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.]])

---

使用 np.broadcast 比 np.broadcast_arrays 更快:

In [195]: %timeit np.column_stack(np.broadcast(*[x, 0, x]*10))
10000 loops, best of 3: 46.4 µs per loop

In [196]: %timeit np.row_stack(np.broadcast_arrays(*[x, 0, x]*10))
1000 loops, best of 3: 380 µs per loop

但比你的something函数慢:

In [201]: %timeit something([x, 0, x]*10)
10000 loops, best of 3: 37.3 µs per loop

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注意np.broadcast最多可以传递32个数组:

In [199]: np.column_stack(np.broadcast(*[x, 0, x]*100))
ValueError: Need at least two and fewer than (32) array objects.

而 np.broadcast_arrays 是无限的:

In [198]: np.row_stack(np.broadcast_arrays(*[x, 0, x]*100))
Out[198]: 
array([[ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.],
       [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.],
       ..., 
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.],
       [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.]])

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使用 np.broadcast 或 np.broadcast_arrays 比某事。它适用于不同(但可广播)形状的阵列，例如实例:

In [209]: np.column_stack(np.broadcast(*[np.atleast_2d(x), 0, x]))
Out[209]: 
array([[ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.],
       [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.]])

而 something([np.atleast_2d(x), 0, x]) 返回:

In [211]: something([np.atleast_2d(x), 0, x])
Out[211]: 
array([array([[ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.]]), array([ 0.]),
       array([ 1.,  1.,  1.,  1.,  1.])], dtype=object)