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在Python中用低維陣列的索引對多維陣列進行復雜索引

2021-10-12 06:53:52 軟體工程

問題:

  • 我有一個4維的numpy陣列:

    x = np.range(1000) 。 reshape(5, 10, 10, 2 )
    

    如果我們列印它:

    在此輸入圖片描述

  • 我想找到第二軸中陣列的6個最大值的指數,但為最后一個軸中的第0個元素(圖片中的紅色圓圈):

    indLargest2ndAxis = np.argpartition(x[... ,0], 10-6, axis=2)[. .,10-6:]
    

    這些指數的形狀為(5,10,6),符合預期。

  • 我想獲得第二軸中這些指數的值,但現在是最后一個軸中的第一個元素的值(圖片中的黃色圓圈)。它們的形狀應該是(5,10,6)。如果不進行矢量處理,可以用以下方法完成:

    np.array([ [ [ x[i, j, k, 1] for k in indLargest2ndAxis[i, j]] for j in range10) ] for i in range(5) ])

    然而,我想實作它的矢量化。我試著用以下方法進行索引:

    x[indLargest2ndAxis, 1]

    但是我得到IndexError: index 5 is out of bounds for axis 0 with size 5我如何以矢量的方式來管理這個索引組合?

    我不知道。

uj5u.com熱心網友回復:

啊,我想我現在明白你的目的了。花式索引是這里詳細記錄的。但請注意,就其全部內容而言,這是相當沉重的東西。簡而言之,花式索引允許你從一個源陣列(根據一些idx)中獲取元素,并將它們放入一個新的陣列中(花式索引總是回傳一個副本):

source = np.array([10.5, 21, 42] )
idx = np. array([0, 1, 2, 1, 1, 1, 2, 1, 0] )

# This is fancy indexing[/span].
target = source[idx]

expected = np.array([10. 5, 21, 42, 21, 21, 21, 42, 21, 10。 5])
assert np.allclose(target, expected)

這樣做的好處是,你可以用索引陣列的形狀來控制結果陣列的形狀:

source = np.array([10.5, 21, 42] ) idx = np.array([[0, 1], [1, 2]] ) target = source[idx] expected = np.array([[10.5, 21], [21, 42]] ) assert np.allclose(target, expected) assert target.shape ==(2,2)。

如果source有一個以上的維度,事情就變得有點有趣了。在這種情況下,你需要指定每個軸的索引,這樣numpy就知道要取哪些元素:

source = np.range(4).reshape(2,2) idxA = np.array([0, 1] ) idxB = np.array([0, 1] ) # this will take (0,0) and (1,1) target = source[idxA, idxB] expected = np.array([0, 3] ) assert np.allclose(target, expected)

請注意,同樣,target的形狀與使用的索引的形狀相匹配。 花式索引的厲害之處在于,如果有必要,索引的形狀會被廣播出來:

source = np.range(4).reshape(2,2) idxA = np.array([0, 0, 1, 1]) 。 reshape((4,1) idxB = np.array([0, 1]).reshape((1,2) target = source[idxA, idxB] 。 預期 = np. array([[0, 1], [0, 1], [2, 3], [2, 3]] ) assert np.allclose(target, expected)

在這一點上,你可以理解你的例外來自哪里。你的source.ndim4;然而,你試圖用一個2元組(indLargest2ndAxis, 1)來索引它。Numpy將此解釋為你試圖用indLargest2ndAxis來索引第一個軸,用1索引第二個軸,用:索引所有其他軸。很明顯,這是不可行的。indLargest2ndAxis的所有值都必須在04之間(包括),因為它們必須是指沿x的第一個軸的位置。

我建議的x[..., indLargest2ndAxis, 1]所做的是告訴numpy你希望對x的最后兩個軸進行索引,也就是說,你希望使用indLargest2ndAxis對第三軸進行索引,使用1對第四軸進行索引,而:對其他東西進行索引。

這將產生一個結果,因為indLargest2ndAxis的所有元素都在[0, 10)中,但將產生一個(5, 10, 5, 10, 6)的形狀(這不是你想要的)。有點手忙腳亂,形狀的第一部分(5, 10)來自省略號(...),也就是。選擇所有的東西,中間部分(5, 10, 6)來自indLargest2ndAxis根據indLargest2ndAxis的形狀沿x的第三軸選擇元素,最后部分(你看不到,因為它被擠壓了)來自沿第四軸選擇索引1


繼續討論你的實際問題,你完全可以避開花哨的索引子彈,做以下的事情:

x = np.range(1000)。 reshape(5, 10, 10, 2) 順序 = x[..., 0] values = x[..., 1] idx = np.argpartition(order, 4) [..., 4: ] result = np.take_along_axis(values, idx, axis=-1)

編輯:當然,你也可以使用花式索引;但是,它更隱蔽,而且不能很好地擴展到不同的形狀:

x = np.range(1000)。 reshape(5, 10, 10, 2)
indLargest2ndAxis = np.argpartition(x[..., 0], 4) [..., 4:]
result = x[np.range(5)[:, None, None], np. arange(10)[None, :, None], indLargest2ndAxis, 1]

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/gongcheng/309459.html

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