python - 根据条件创建新的 numpy 数组

Question

我有 2 个 numpy 数组:

aa = np.random.rand(5,5)
bb = np.random.rand(5,5)

当 aa 和 bb 都超过 0.5 时，如何创建一个值为 1 的新数组？

Answer 1

关注性能并使用两种方法可以添加一些方法。一种方法是获取有效值的 bool 数组并使用 .astype() method 转换为 int 数据类型。 .另一种方法可能涉及使用 np.where这让我们可以根据相同的 bool 数组在 0 和 1 之间进行选择。因此，基本上我们会有两种方法，一种利用有效的数据类型转换，另一种使用选择标准。现在，可以通过两种方式获得 bool 数组——一种使用简单比较，另一种使用 np.logical_and。 .因此，通过两种获取 bool 数组的方法和两种将 bool 数组转换为 int 数组的方法，我们最终将得到如下所列的四种实现 -

out1 = ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype(int)
out2 = np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype(int)
out3 = np.where((aa>0.5) & (bb>0.5),1,0)
out4 = np.where(np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5), 1, 0)

您可以使用数据类型来使用精度较低的类型，这应该不会有什么坏处，因为我们将值设置为 0 和 1 无论如何。好处应该是明显的加速，因为它利用了内存效率。我们可以使用 int8, uint8, np.int8, np.uint8 types .因此，前面列出的使用新的 int 数据类型的方法的变体将是 -

out5 = ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype('int8')
out6 = np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype('int8')
out7 = ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype('uint8')
out8 = np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype('uint8')

out9 = ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype(np.int8)
out10 = np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype(np.int8)
out11 = ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype(np.uint8)
out12 = np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype(np.uint8)

运行时测试(因为我们在这篇文章中关注的是性能)-

In [17]: # Input arrays
    ...: aa = np.random.rand(1000,1000)
    ...: bb = np.random.rand(1000,1000)
    ...: 

In [18]: %timeit ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype(int)
    ...: %timeit np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype(int)
    ...: %timeit np.where((aa>0.5) & (bb>0.5),1,0)
    ...: %timeit np.where(np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5), 1, 0)
    ...: 
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100 loops, best of 3: 10.4 ms per loop
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In [19]: %timeit ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype('int8')
    ...: %timeit np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype('int8')
    ...: %timeit ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype('uint8')
    ...: %timeit np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype('uint8')
    ...: 
    ...: %timeit ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype(np.int8)
    ...: %timeit np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype(np.int8)
    ...: %timeit ((aa>0.5) & (bb>0.5)).astype(np.uint8)
    ...: %timeit np.logical_and(aa>0.5, bb>0.5).astype(np.uint8)
    ...: 
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In [20]: %timeit 1 * ((aa > 0.5) & (bb > 0.5)) #@BPL's vectorized soln
100 loops, best of 3: 10.2 ms per loop