如何创建具有特定重复模式 1 和 0 的二进制矩阵？

Question

我想在 Python 中有效地打印一个矩阵，该矩阵在一列中的 3 个 1 的列中遵循重复的特定模式，列 0 的 rest 然后列 1 切换，依此类推，共 1000 行，如下所示：

100000
100000
100000
010000
010000
010000
001000
001000
001000
000100
000100
000100
000010
000010
000010
000001
000001
000001
100000
100000
100000
010000
010000
010000
 ...

Answer 1

首先，您可以创建一个大小为(6, 6)的对角矩阵，对角线上只有一个：

>>> arr = np.diag(np.ones(6))

然后，您可以将该矩阵的每一行重复3次：

>>> arr = np.repeat(arr, repeats=3, axis=0)
>>> arr
[[1. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [1. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [1. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 1. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 1. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 1. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 1. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 1. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 1. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 1. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 1. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 1. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 1. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 1. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 1. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 0. 1.]
 [0. 0. 0. 0. 0. 1.]
 [0. 0. 0. 0. 0. 1.]]

最后，使用np.tile将此矩阵平铺您想要的次数。 在您的情况下，如果您想要 1000 行，您可以重复数组1000 // 18 + 1 = 56次，并且只保留前1000行。

>>> arr = np.tile(arr, (56, 1))[:1000]

Answer 2

建立一个单位矩阵，然后通过生成行索引取出你需要的矩阵（优雅但低效）：

>>> np.eye(6, dtype=int)[np.arange(1000) // 3 % 6]
array([[1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0],
       ...,
       [0, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 0]])