用另一个numpy数组的值逐行替换numpy数组

Question

我有一个三维 numpy 数组，其中存储了 0 和 1：

g = np.array([[[0, 1], [0, 1], [1, 0]], [[0, 0], [1, 0], [1, 1]]])
# array([
#     [[0, 1], [0, 1], [1, 0]],
#     [[0, 0], [1, 0], [1, 1]]])

我想使用一种逐行替换的策略，将这些值替换为另一个数组中的值。例如，用x替换g的值：

x = np.array([[2, 3], [4, 5]])
array([[2, 3],
       [4, 5]])

获取：

array([
     [[2, 3], [2, 3], [3, 2]],
     [[4, 4], [5, 4], [5, 5]]])

这里的想法是将g的第一行替换为x的第一个元素（0变为2，1变为3），并对另一行执行相同操作（第一维——“行”数——始终对g和x相同）。

我似乎无法使用np.where，因为出现了ValueError: operands could not be broadcast together with shapes (2,3,2) (2,2) (2,2)。

- PedroA

Answer 1

IIUC,

np.stack([x[i, g[i]] for i in range(x.shape[0])])

输出：

array([[[2, 3],
        [2, 3],
        [3, 2]],

       [[4, 4],
        [5, 4],
        [5, 5]]])

- Scott Boston

Answer 2

使用np.take_along_axis的向量化方法，通过使用axis=-1将g索引到x的最后一个轴 -

In [20]: np.take_along_axis(x[:,None],g,axis=-1)
Out[20]: 
array([[[2, 3],
        [2, 3],
        [3, 2]],

       [[4, 4],
        [5, 4],
        [5, 5]]])

或者通过手动整数索引 -

In [27]: x[np.arange(len(g))[:,None,None],g]
Out[27]: 
array([[[2, 3],
        [2, 3],
        [3, 2]],

       [[4, 4],
        [5, 4],
        [5, 5]]])

- Divakar

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一个向量化的方法很有趣。我很惊讶它花费的时间与基于列表推导的其他答案差不多。 - PedroA

你可以看一下这个比较。 - cglacet

@PedroA 如果想要实现向量化处理，你需要输入一些比这些示例更大的数据。 - Divakar

在这种特定情况下，它确实更快，但并没有显著地更快。例如，对于一个100^3的矩阵，它大约需要4毫秒，而np.stack([x[i, g[i]] ...则需要约6毫秒，而列表推导式则需要约14.5毫秒。 - cglacet

Answer 3

一个解决方案是直接在这里使用推导式：

>>> np.array([[x[i][c] for c in r] for i, r in enumerate(g)])
array([[[2, 3],
        [2, 3],
        [3, 2]],

       [[4, 4],
        [5, 4],
        [5, 5]]])

- cglacet

Answer 4

据我所知，g是一个索引数组（索引为0或1），x是你使用其值的数组。

类似以下代码应该可以工作（经过快速测试）：

import numpy as np

def swap_indexes(index_array, array):
   out_array = []
   for i, row in enumerate(index_array):
         out_array.append([array[i,indexes] for indexes in row])
   return np.array(out_array)


index_array = np.array([[[0, 1], [0, 1], [1, 0]], [[0, 0], [1, 0], [1, 1]]])
x = np.array([[2, 3], [4, 5]])
print(swap_indexes(index_array, x))

抱歉，我需要更具体的文本才能翻译。请提供完整的句子或段落。

- rob_m

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"g是索引数组。这是一个有趣的方法。我之前没有这样看过，但在我使用的情况下很有道理。不过，这个函数似乎返回了重复项。有什么办法可以解决吗？" - PedroA

@PedroA 你说得对，我在函数中打错了字，现在不应该再返回重复项了。 - rob_m