python - 如何对具有任意嵌套的两个形状相同的列表执行逐元素算术运算(例如加、减、乘)

Question

我想对两个包含数字的 Python 列表或可能再次包含数字或列表等的多个嵌套列表执行逐元素数学运算(例如求和、乘法......)。

执行操作时两个列表的形状相等。此外，结果应该与两个输入列表具有相同的形状。

形状可能有所不同:

1. 长度，

2. 宽度(即嵌套数量)，

3. 顺序(例如，列表以数字开头，后跟嵌套列表，但也可能以嵌套列表开头，后跟数字)。

每次我想要执行数学运算时，形状都会任意变化。

如何对任意形状的列表执行数学运算？

过去，我为每个不同的形状实现了一段定制的代码，类似于 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 ，但我想知道是否已经有一个更通用的解决方案，以库或引用代码的形式。

示例 1(求和):

a = [ 1, 2, 3, 4,[ 5, 6, 7, 8]]
b = [10,20,30,40,[50,60,70,80]]
c = elementwiseSUM(a,b)
c

会导致

[11, 22, 33, 44, [55, 66, 77, 88]]

示例 2(求和):

d = [ 1,[ 2, 3],  4, [ 5, 6, 7], [[ 8], [ 9, 10]]]
e = [10,[20,30], 40, [50,60,70], [[80], [90,100]]]
f = elementwiseSUM(d,e)
f

会导致

[11, [22, 33], 44, [55, 66, 77], [[88], [99, 110]]]

示例 3(乘法):

g = [[4,2],1,1]
h = [[8,3],1,9]
i = elementwiseMUL(g,h)
i

会导致

[[32, 6], 1, 9]

elementwiseSUM() 和 elementwiseMUL() 是我正在寻找的库函数的占位符。

Answer 1

这是我想出的解决方案

a = [ 1,  2,  3,  4, [ 5,  6,  7,  8]]
b = [10, 20, 30, 40, [50, 60, 70, 80]]

def element_wise(a, b, f):
    return [element_wise(i, j, f) if type(i) == list and type(j) == list else f(i, j) for i, j in zip(a, b)]

c = element_wise(a, b, lambda x, y: x + y) # [11, 22, 33, 44, [55, 66, 77, 88]]

so a 和 b 是您的列表，f 是您要应用的函数，如您所见，我写了一个简单的添加整数的函数

您可以编写自己的 lambda 表达式，也可以仅使用 operator 模块。