python - 计算第一行第一列输入的数组值

Question

我想使用单独的函数计算矩阵值，并将第一列和第一行作为输入。

我想收到有关优化以下代码的建议:

#imports
import numpy as np
import pandas as pd


#numpy variant

#creation of sample matrix
x_range = range(-180, -80, 20)
y_range = range(5, 30, 5)

ma = np.zeros(shape=(6,6))
ma[0,1:] = x_range
ma[1:,0] = y_range
ma[0,0] = np.nan

# test function:
def test_func(x, y):
    z = (x + y) / 10

    return z  

#looping
for y in range(1, len(ma[0,:])):
    for x in range(1, len(ma[:,0])):
        #print ma[0, x], ma[y, 0]
        ma[x, y] = test_func(ma[0, x], ma[y, 0])

ma
array([[   nan, -180. , -160. , -140. , -120. , -100. ],
       [   5. ,  -17.5,  -17. ,  -16.5,  -16. ,  -15.5],
       [  10. ,  -15.5,  -15. ,  -14.5,  -14. ,  -13.5],
       [  15. ,  -13.5,  -13. ,  -12.5,  -12. ,  -11.5],
       [  20. ,  -11.5,  -11. ,  -10.5,  -10. ,   -9.5],
       [  25. ,   -9.5,   -9. ,   -8.5,   -8. ,   -7.5]])

#pandas variant

cols = x_range
idx = y_range

#dataframe
df = pd.DataFrame(np.zeros(shape=(5,5)), index=idx, columns=cols)
df.index.name = 'Y-Range'
df.columns.name = 'X-Range'

df
X-Range  -180  -160  -140  -120  -100
Y-Range                              
5           0     0     0     0     0
10          0     0     0     0     0
15          0     0     0     0     0
20          0     0     0     0     0
25          0     0     0     0     0


#looping
for col in range(0, (len(df.columns))):
    for ind in range(0, (len(df.index))):
        df.iloc[ind, col] = test_func(df.index[ind], df.columns[col])

df
X-Range  -180  -160  -140  -120  -100
Y-Range                              
5         -18   -16   -14   -12   -10
10        -17   -15   -13   -11    -9
15        -17   -15   -13   -11    -9
20        -16   -14   -12   -10    -8
25        -16   -14   -12   -10    -8
#rounding due to console settings

上面这正是我想要的。

但是有没有更好的方法，更高效并且避免循环？

注意:感谢您的回复。

Answer 1

设置 ma 后，您可以通过扩展切片部​​分之一的维度来替换矢量化方法的嵌套循环:ma[0,1:] 和添加另一个切片ma[1:,0]，这将引入 broadcasting进入游戏。作为一种矢量化方法，这必须非常快。因此，循环替换看起来像这样 -

ma[1:,1:] = ma[0,1:][:,None] + ma[1:,0]

请注意，更紧凑的 ma[0,1:][:,None] 编写方式为 ma[0,1:,None]。