将数组分割成相等大小的窗口

Question

我正在尝试将长度为40的numpy.array分割成大小相等的小的numpy.array，小数组的数量由用户指定。在小数组之间允许有重叠，因为在一些情况下，只有通过小数组的重叠才能使整个长度被分成指定的份数。

例如，如果我有一个数组np.array（[range（40）]），并且需要将其分成37个子数组，则子数组的列表应如下所示：

[1, 2, 3], [3, 4, 5], [5, 6, 7], ... [38, 39, 40]

我试着使用numpy.split，但这只适用于长度能够被大小整除的情况，而numpy.array_split会生成不均匀的大小。

以下是使用numpy.split的示例：

>> import numpy as np
>>> a = np.random.randint(6,size=(40))
>>> b = np.split(a,37)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/usr/local/lib/python2.7/site-packages/numpy/lib/shape_base.py", line 508, in split
    'array split does not result in an equal division')
ValueError: array split does not result in an equal division

使用numpy.array_split函数

>>> a = np.random.randint(5,size=(40))
>>> b = np.array_split(a,37)
>>> print len(b)
37
>>> print b[0].shape
(2,)
>>> print b[3].shape
(1,)
>>> print b[5].shape
(1,)
>>> print b[6].shape
(1,)
>>> print b[30].shape
(1,)
>>> 

numpy.array_split 不会等分数组。

有什么解决办法吗？

- Somthin

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相反地：这些函数确实做了你所说它们不会做的事情。展示一下你得到的输出和你想要的输出。 - Arya McCarthy

添加了一个示例，给出了 numpy.split。 - Somthin

array_split的文档说明它可以处理不均匀的分割；而split则会抛出错误。 - Arya McCarthy

增加了有关 numpy.array_split 的示例和期望输出。 - Somthin

是的... @aryamccarthy - Somthin

Answer 1

您所描述的是一个（滑动）窗口，而不是分裂。

请参见此答案：https://dev59.com/e2Uo5IYBdhLWcg3w2CaJ#15722507 您需要使用那里开发的window_stack函数，并将width设置为len(a) - n_splits + 1。

- Arya McCarthy

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啊，那很有道理...滑动窗口...然后我只需要找到一种方法来确定步幅...以便它与我想要的子数组数量匹配。 - Somthin

我认为我在回答的最后部分已经解决了这个问题。在你的问题中，你说一个由40个元素组成且有37个子组的数组应该得到宽度为3，但实际上需要是4。公式是 len(a) - n_groups + 1。 - Arya McCarthy

Answer 2

这是另一种在窗口大小下拆分数组的方法。

from numpy.lib.stride_tricks import sliding_window_view

def unfold(array, size, step):
    """
    params:
       array: 1d array 
       size : size of each chunk
       step : windowing size
    """
    assert array.ndim == 1, f"Not implemented yet, expecting 1d array but got {array.ndim}d"
    return sliding_window_view(array, window_shape=size)[::step]

在这里找到更多信息

- Walid Bousseta

Answer 3

numpy.split() 应该生成大小精确符合函数第二个输入参数 indices_or_sections 所指定大小的子数组。 您如何尝试使用分裂函数？ 如果要将数组 arr 分成大小为 5 的 4 个子数组，请使用：

numpy.split(arr,4)

你的示例失败的原因是数组大小必须能够被你想要的数组数量整除。这是有道理的，因为只有在元素数目除以子数组数目为整数时才能分成相等的大小。

现在你已经澄清了你的问题，我认为没有简单的解决方案。将数组分成相等大小的组很容易，但如果用户从40个元素中请求37个重叠允许的相等大小的组，那么有多种方法可以做到这一点，而你没有给出确定这些方法的标准来帮助你。对于你所寻找的任务，不会有任何简单的numpy函数，你需要一个搜索算法（DFS？）来确定如何将集合分成37（或任何所需的数量）个相等大小的组。

- Matthew Ciaramitaro

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我不想指定数组的大小，我只想提供我想要的子数组数量。 - Somthin

关于不可分割的问题。允许重叠。因此应该是可分割的。 - Somthin

我从来没有说过你需要指定数组的大小，现在我看到有关重叠部分的内容，并认为你需要一个搜索算法来解决这个问题。 - Matthew Ciaramitaro

尝试使用一种算法构建N个子数组，首先选择所有大小为1的数组，当无法生成N时，通过使所有重叠大小为2的数组增加长度，然后逐个使它们不重叠，测试大小为N，如果失败则转到大小为3并继续直到大小为N，此时引发异常。当然，有更有效的方法，但我不会深入讨论。DFS链接在这里，还有在这里。 - Matthew Ciaramitaro