从C扩展返回numpy数组

Question

为了学习新东西，我目前正在尝试使用C重新实现numpy.mean()函数。它应该接受一个三维数组，并返回沿轴0的元素平均值的二维数组。我已经成功计算出所有值的平均值，但不知道如何将新数组返回给Python。

到目前为止我的代码：

#include <Python.h>
#include <numpy/arrayobject.h>

// Actual magic here:
static PyObject*
myexts_std(PyObject *self, PyObject *args)
{
    PyArrayObject *input=NULL;
    int i, j, k, x, y, z, dims[2];
    double out = 0.0; 

    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O!", &PyArray_Type, &input))
        return NULL;

    x = input->dimensions[0];
    y = input->dimensions[1];
    z = input->dimensions[2];

    for(k=0;k<z;k++){
        for(j=0;j<y;j++){
            for(i=0;i < x; i++){
                out += *(double*)(input->data + i*input->strides[0] 
+j*input->strides[1] + k*input->strides[2]);
            }
        }
    }
    out /= x*y*z;
    return Py_BuildValue("f", out);
}

// Methods table - this defines the interface to python by mapping names to
// c-functions    
static PyMethodDef myextsMethods[] = {
    {"std", myexts_std, METH_VARARGS,
        "Calculate the standard deviation pixelwise."},
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

PyMODINIT_FUNC initmyexts(void)
{
    (void) Py_InitModule("myexts", myextsMethods);
    import_array();
}

目前我所理解的是（如果我错了请指出），我需要创建一个新的PyArrayObject，作为我的输出（也许需要使用PyArray_FromDims？）。然后我需要一个数组来存储这个数组内存地址，并填充它们的数据。我该如何做呢？

编辑：

在更深入地学习指针后（参见此处：http://pw1.netcom.com/~tjensen/ptr/pointers.htm），我达到了自己的目标。现在另一个问题出现了：我在哪里可以找到numpy.mean()函数的原始实现代码？我想看看为什么Python操作比我的版本快那么多。我猜测它避免了不必要的循环。

以下是我的解决方案：

static PyObject*
myexts_std(PyObject *self, PyObject *args)
{
    PyArrayObject *input=NULL, *output=NULL; // will be pointer to actual numpy array ?
    int i, j, k, x, y, z, dims[2]; // array dimensions ?
    double *out = NULL;
    if (!PyArg_ParseTuple(args, "O!", &PyArray_Type, &input))
        return NULL;

    x = input->dimensions[0];
    y = dims[0] = input->dimensions[1];
    z = dims[1] = input->dimensions[2];
    output = PyArray_FromDims(2, dims, PyArray_DOUBLE);    
    for(k=0;k<z;k++){
        for(j=0;j<y;j++){
            out = output->data + j*output->strides[0] + k*output->strides[1];
            *out = 0;
            for(i=0;i < x; i++){
                *out += *(double*)(input->data + i*input->strides[0] +j*input->strides[1] + k*input->strides[2]);
            }
            *out /= x;
        }
    }
    return PyArray_Return(output);
}

- karlson

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这是NumPy的均值计算源代码：https://github.com/numpy/numpy/blob/3abd8699dc3c71e389356ca6d80a2cb9efa16151/numpy/core/src/multiarray/calculation.c#L744 - SingleNegationElimination

Answer 1

Numpy API有一个名为PyArray_Mean的函数，可以实现你想要做的事情，而不需要"丑陋的循环"。

static PyObject *func1(PyObject *self, PyObject *args) {
    PyArrayObject *X, *meanX;
    int axis;

    PyArg_ParseTuple(args, "O!i", &PyArray_Type, &X, &axis);
    meanX = (PyArrayObject *) PyArray_Mean(X, axis, NPY_DOUBLE, NULL);

    return PyArray_Return(meanX);
}

- Joel Vroom