NumPy链式比较与两个谓词

Question

在NumPy中，我可以像这样生成一个布尔数组：

>>> arr = np.array([1, 2, 1, 2, 3, 6, 9])
>>> arr > 2
array([False, False, False, False,  True,  True,  True], dtype=bool)

我们如何将比较链接在一起？例如：

>>> 6 > arr > 2
array([False, False, False, False,  True,  False,  False], dtype=bool)

试图这样做会导致错误消息

ValueError：具有多个元素的数组的真值是模棱两可的。使用 a.any() 或 a.all()

- user1728853

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FYI，PEP 535 建议在 Python 3.7 中实现此功能。 - drammock

PEP 535在2023年仍然处于推迟状态 :| - Mattwmaster58

Answer 1

据我所知，你能够使用&、|和^来获得最接近的效果：

>>> arr = np.array([1, 2, 1, 2, 3, 6, 9])
>>> (2 < arr) & (arr < 6)
array([False, False, False, False,  True, False, False], dtype=bool)
>>> (2 < arr) | (arr < 6)
array([ True,  True,  True,  True,  True,  True,  True], dtype=bool)
>>> (2 < arr) ^ (arr < 6)
array([ True,  True,  True,  True, False,  True,  True], dtype=bool)

我不认为你能让 a < b < c 这样的链接方式起作用。

- DSM

Answer 2

您可以使用NumPy逻辑运算符进行类似的操作。

>>> arr = np.array([1, 2, 1, 2, 3, 6, 9])
>>> arr > 2
array([False, False, False, False,  True,  True,  True], dtype=bool)
>>>np.logical_and(arr>2,arr<6)
Out[5]: array([False, False, False, False,  True, False, False], dtype=bool)

- jcrudy

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相当于 &，我更喜欢这种写法。 - Mattwmaster58

Answer 3

numpy中不允许链接比较。您需要分别编写左侧和右侧比较，并使用位运算符chain它们。此外，由于运算符优先级（|、&和^具有更高的优先级），您需要将两个表达式括起来。在这种情况下，因为您希望同时满足两个条件，所以需要一个按位与（&）。

(2<arr) & (arr<6)
# array([False, False, False, False,  True, False, False])

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实际上在PEP 535中提出了这个可能性，但它仍然被推迟。其中有一个关于为什么会发生这种情况的解释。就像问题中提出的那样，以这种方式链接比较会产生以下结果：

2<arr<6

价值错误：具有多个元素的数组的真实价值是模棱两可的。 使用 a.any() 或 a.all()。

问题在于，Python 在内部将上述内容扩展为：

2<arr and arr<6

这就是导致错误的原因，因为and隐式调用了bool，而NumPy仅允许对单个元素进行布尔值的隐式转换（不适用于size>1的数组），因为具有多个值的布尔数组既不等于True也不等于False。正是由于这种不确定性，所以不允许这样做，在布尔上下文中评估数组总是产生ValueError。

- yatu

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谢谢您提供这个更新的答案！我希望这个提案能够被接受。 - evn