Python - 多维数组

Question

Python不提供对多维数组的内置支持。 我需要开发一个11维数组和一组函数来操作它（主要是线性代数，矢量算术）。 但是， 不允许外部库导入 。 我有一个C代码，并尝试将其移植到Python：

typedef vec3_t float[3];
vec3_t Array[dim0][dim1][dim2][dim3][dim4][dim5][dim6][dim7][dim8][dim9][dim10];
Array[0][0][0][0][0][0][0][0][0][0][1] = {1.0, 0.0, 0.0};

如何有效地在Python中实现（具有良好的可读性 ）？

PS：最多为Python 2.5版本。

Answer 1

有这么多维度，并且不允许库导入，我会（作为基本选择）用于由元组索引的字典。 这样，您可以获得简单索引的非常好的语法：

Array = dict()
Array[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1] = [1.0, 0.0, 0.0]

您可能希望将它包装在一个类中以添加除简单索引之外的功能，但是，不知道除了那之外你想要的是什么（初始化/默认？切片？迭代？等等......），它也是很难猜到。 如果你可以准确地指定你想用“多维数组”做的所有事情，那么向你展示最能提供它的代码应该不难！

Answer 2

我在这里写了一个Matrix类：

Python中的多维数组

它可以像这样使用：

m = Matrix(4,5,2,6)
m[2,3,1,3] = 'x'
m[2,3,1,3] // -> 'x'

Answer 3

另一种可能性是创建一维数组，然后使用带有11个索引参数的函数读/写它。 您将指数（基于每个维度的最大值）相乘以计算数组中的位置。 get / set函数本身并不是那么漂亮（有11个索引）但是一旦你编写了它们，获取和设置数组索引看起来就像在C中一样干净。我不确定性能如何比较对于嵌套列表，但我的猜测是有利的。

基本概念可以用2个维度显示：

def readArray2(arr,i1,i2,dim2):
    index = i1 * dim2 + i2
    return arr[index]

但是，更多尺寸会变得更复杂：

def readArray3(arr,i1,i2,i3,dim2,dim3):
    index = i1 * dim2 * dim3 + i2 * dim3 + i3
    return arr[index]

对于更大的阵列等等。 您可以将其概括为可变数量的维度。 我可能会将索引和维度放入列表中，然后迭代它们。

Answer 4

一个可能非常清晰的解决方案虽然可能性能不佳，但会使用带有十一元素元组的dict作为键：

>>> d[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0] = [1.0, 0.0, 0.0]

这也允许您存储坐标向量并将它们作为单个对象传递：

>>> coord = (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0)
>>> d[coord]
[1.0, 0.0, 0.0]

您可以通过使用自己的类或dict的子类来强制执行密钥完整性：

>>> class Space(dict):
>>>     def __setitem__(self, key, value):
>>>         if len(key) == 11:
>>>             dict.__setitem__(self, key, value)
>>>         else:
>>>             raise IndexError("Keys must be eleven-dimensional vectors.")

您可以通过使用具有相同__getitem__ / __setitem__接口的自己的类来提高性能，但首先不需要这样做。

Answer 5

"""
Create multi-dimensional array for given dimensions - (x1, x2, x3, ..., xn)

@author: Naimish Agarwal
"""


def multi_dimensional_array(value, *dim):
    """
    Create multi-dimensional array
    :param dim: a tuple of dimensions - (x1, x2, x3, ..., xn)
    :param value: value with which multi-dimensional array is to be filled
    :return: multi-dimensional array
    """

    if len(dim) > 1:
        return [multi_dimensional_array(value, *dim[1:]) for _ in xrange(dim[0])]
    else:
        return [value for _ in xrange(dim[0])]


if __name__ == "__main__":
    multi_array = multi_dimensional_array(False, *(2, 3, 1))
    print multi_array

首选numpy.ndarray用于多维数组。

Answer 6

“多维度”只是一个意思是“许多记忆位置”的术语。 如果你从更广泛的意义上看它，它们只是真正的“一维”。 无论如何，要建议替代方案，您可以使用词典。

>>> d={}
>>> d[0]={}
>>> d[0][0]="1"
>>> d[0]
{0: '1'}

以这种方式创建你的dicts到你的“11”维度。

Answer 7

你可以使用列表：

list = [ [ [ '' for i in range(dim0) ] for j in range(dim1) ] for k in range(dim2) ]

等等。