如何获取 'numpy.array' 的边界？

Question

如果我有一个 d 维的 np.array，如何获取其边界的索引？

例如，在 2D 中，

test = np.arange(16).reshape((4, 4))
test
array([[ 0,  1,  2,  3],
       [ 4,  5,  6,  7],
       [ 8,  9, 10, 11],
       [12, 13, 14, 15]])

现在我想要获取边界。

array([[ True,  True,   True,  True],
       [ True,  False,  False, True],
       [ True,  False,  False, True],
       [ True,  True,   True,  True]])

如果高效并且适用于任意维度，则非常好，但必须至少支持3个维度。该数组不一定是超立方体，而可能是超矩形：所有维度中网格点的数量不一定相同，与示例不同。

对于一个形状为 (4, 5, 6) 的数组，预期输出为

array([[[ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True]],
       [[ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True, False, False, False, False,  True],
        [ True, False, False, False, False,  True],
        [ True, False, False, False, False,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True]],
       [[ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True, False, False, False, False,  True],
        [ True, False, False, False, False,  True],
        [ True, False, False, False, False,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True]],
       [[ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True],
        [ True,  True,  True,  True,  True,  True]]], dtype=bool)

- FooBar

---

每个维度中的网格点数不一定相同，那么它就 不是 NumPy 数组，对吗？ - jdehesa

@jdehesa 现在清楚了吗？我的意思是 np.arange(20).reshape((4, 5)) 也是一个潜在的用例。 - FooBar

啊，抱歉我现在明白了，我以为你指的是某种不规则数组或其他什么东西。 - jdehesa

Answer 1

你可以通过构建一个切片元组来实现，例如：

import numpy as np

def edge_mask(x):
    mask = np.ones(x.shape, dtype=bool)
    mask[x.ndim * (slice(1, -1),)] = False
    return mask

x = np.random.rand(4, 5)
edge_mask(x)

# array([[ True,  True,  True,  True,  True],
#        [ True, False, False, False,  True],
#        [ True, False, False, False,  True],
#        [ True,  True,  True,  True,  True]], dtype=bool)

- jakevdp