NumPy数组每列负数元素之和

Question

您知道如何在NumPy数组的每列中汇总所有负元素吗？例如：

>>> d
array([[ 1,  2,  3],
       [-1, -1,  9],
       [ 7, -6,  4]])

我需要获取 [-1,-7,0]。是否有相应的函数可以实现此功能？

- noami shal

Answer 1

以下列出几种可能的方法：

((d<0)*d).sum(0)
np.where(d<0,d,0).sum(0)
np.einsum('ij,ij->j',d<0,d)
((d - np.abs(d)).sum(0))/2

所有方法的示例逐步运行说明：

1）输入数组:

In [3]: d
Out[3]: 
array([[ 1,  2,  3],
       [-1, -1,  9],
       [ 7, -6,  4]])

2) 负数元素的掩码：

In [4]: d<0
Out[4]: 
array([[False, False, False],
       [ True,  True, False],
       [False,  True, False]], dtype=bool)

3) 使用逐元素乘法从输入数组中获取掩码的负元素 :

In [5]: (d<0)*d
Out[5]: 
array([[ 0,  0,  0],
       [-1, -1,  0],
       [ 0, -6,  0]])

4) 最后，沿着axis=0求和以对每列进行求和：

In [6]: ((d<0)*d).sum(axis=0) # Or simply ((d<0)*d).sum(0)
Out[6]: array([-1, -7,  0])

方法#2：3）使用np.where交替获取步骤（3）的结果：

In [7]: np.where(d<0,d,0)
Out[7]: 
array([[ 0,  0,  0],
       [-1, -1,  0],
       [ 0, -6,  0]])

第三种方法：3,4）使用np.einsum一步完成掩码和数组的逐元素乘法，并得到总和。

In [8]: np.einsum('ij,ij->j',d<0,d)
Out[8]: array([-1, -7,  0])

方法#4：获取输入数组的绝对值并从数组本身中减去，从而使我们得到负元素的两倍，正值被取消：

In [9]: d - np.abs(d)
Out[9]: 
array([[  0,   0,   0],
       [ -2,  -2,   0],
       [  0, -12,   0]])

沿每列求和并除以2以获得所需的输出：

In [10]: (d - np.abs(d)).sum(0)
Out[10]: array([ -2, -14,   0])

In [11]: ((d - np.abs(d)).sum(0))/2
Out[11]: array([-1, -7,  0])

- Divakar

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最后一种方法有两个缺点：它可能会导致溢出，而其他方法仍然可以工作，并且它会在Python3中返回一个浮点数组。也许更好的方法是 ((d - np.abs(d)) // 2).sum(0)（虽然这并不能解决所有溢出问题，但至少可以解决一些）。 - MSeifert

非常感谢！我只想确认一下对于第一个选项而言：((d<0)*d).sum(0) 中括号内的零是指轴（列），第二个 d 是因为在括号内我们得到了一个真/假矩阵（例如零和一）。因此，在此之后，为了获得总和，我们必须乘以 d？ - noami shal

@noamishal，如果有帮助的话，请查看刚刚添加的逐步运行说明。 - Divakar

@noamishal，已发布的解决方案和评论是否解决了您的疑问？ - Divakar