在Numpy中减少或扩展广播-Java 学习之路

在下面的代码中，我们计算所有给定点对之间的向量的大小 . 为了加快NumPy中的这个操作，我们可以使用广播

import numpy as np
points = np.random.rand(10,3)

pair_vectors = points[:,np.newaxis,:] - points[np.newaxis,:,:]
pair_dists = np.linalg.norm(pair_vectors,axis=2).shape

或外部产品迭代

it = np.nditer([points,points,None], flags=['external_loop'], op_axes=[[0,-1,1],[-1,0,1],None])
for a,b,c in it:
    c[...] = b - a
pair_vectors = it.operands[2]
pair_dists = np.linalg.norm(pair_vectors,axis=2)

我的问题是如何使用广播或外部产品迭代来创建一个形式为10x10x6的数组，其中最后一个轴包含一对（扩展）中两个点的坐标 . 并且以相关的方式，是否可以直接使用广播或外积迭代计算对距离，即，在不首先计算差矢量（减少）的情况下产生形式10×10的矩阵 .

为了澄清，以下代码使用慢循环创建所需的矩阵 .

pair_coords = np.zeros(10,10,6)
pair_dists = np.zeros(10,10)
for i in range(10):
    for j in range(10):
        pair_coords[i,j,0:3] = points[i,:]
        pair_coords[i,j,3:6] = points[j,:]
        pair_dists[i,j] = np.linalg.norm(points[i,:]-points[j,:])

这是尝试使用外积迭代计算distanced（或应用任何其他函数，其中一对中的两个点的6个坐标并产生标量） .

res = np.zeros((10,10))
it = np.nditer([points,points,res], flags=['reduce_ok','external_loop'], op_axes=[[0,-1,1],[-1,0,1],None])
for a,b,c in it: c[...] = np.linalg.norm(b-a)
pair_dists = it.operands[2]

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这是一种以矢量化方式生成这些数组的方法 -

from itertools import product
from scipy.spatial.distance import pdist, squareform

N = points.shape[0]

# Get indices for selecting rows off points array and stacking them 
idx = np.array(list(product(range(N),repeat=2)))
p_coords = np.column_stack((points[idx[:,0]],points[idx[:,1]])).reshape(N,N,6)

# Get the distances for upper triangular elements. 
# Then create a symmetric one for the final dists array.
p_dists = squareform(pdist(points))

在this post中讨论了很少的其他矢量化方法，所以也看一下！

回复于 2024-04-28T03:05:04+08:00

在Numpy中减少或扩展广播

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