追加到numpy數組

Question

我正在嘗試構造一個numpy數組，然后向其附加整數和另一個數組。 我嘗試這樣做：

xyz_list = frag_str.split()
nums = numpy.array([])
coords = numpy.array([])
for i in range(int(len(xyz_list)/4)):
    numpy.append(nums, xyz_list[i*4])
    numpy.append(coords, xyz_list[i*4+1:(i+1)*4])
print(atoms)
print(coords)

打印輸出僅給出我的空數組。 這是為什么？ 另外，如何以一種允許我擁有2D數組的方式重寫coords ： array[[0,0,0],[0,0,1],[0,0,-1]] ？

Answer 1

numpy.append與python的list.append不同，它不會執行適當的操作。 因此，您需要將結果分配回一個變量，如下所示。

import numpy

xyz_list = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]
nums = numpy.array([])
coords = numpy.array([])

for i in range(int(len(xyz_list)/4)):
    nums = numpy.append(nums, xyz_list[i*4])
    coords = numpy.append(coords, xyz_list[i*4+1:(i+1)*4])

print(nums)    # [ 1.  5.  9.]
print(coords)  # [  2.   3.   4.   6.   7.   8.  10.  11.  12.]

您可以按以下方式重塑coords ：

coords = coords.reshape(3, 3)

# array([[  2.,   3.,   4.],
#        [  6.,   7.,   8.],
#        [ 10.,  11.,  12.]])

有關numpy.append行為的更多詳細信息

說明文件 ：

返回：arr的副本，其值附加在axis上。 請注意，append不會就地發生：分配並填充了一個新數組。

如果您事先知道numpy數組輸出的形狀，則可以通過np.zeros(n)進行實例化， np.zeros(n)其填充結果。

另一個選擇：如果您的計算大量使用了在數組左側插入元素的方法 ，請考慮使用標准庫中的collections.deque 。

Answer 2

np.append不是列表克隆。 它是np.concatenate的笨拙包裝器。 最好學習正確使用它。

xyz_list = frag_str.split()
nums = []
coords = []
for i in range(int(len(xyz_list)/4)):
    nums.append(xyz_list[i*4])
    coords.append(xyz_list[i*4+1:(i+1)*4])
nums = np.concatenate(nums)
coords = np.concatenate(coords)

列表附加更快，更易於初始化。 np.concatenate可以很好地處理數組列表。 np.append使用concatenate ，但僅接受兩個輸入。 如果列表包含數字或字符串，則需要np.array 。

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您沒有給出frag_str的示例。 但是名稱和split的用法表明它是一個字符串。 我認為沒有其他方法可以使用split方法。

In [74]: alist = 'one two three four five six seven eight'.split()

那是一個字符串列表。 使用索引，我可以構造2個列表：

In [76]: [alist[i*4] for i in range(2)]
Out[76]: ['one', 'five']

In [77]: [alist[i*4+1:(i+1)*4] for i in range(2)]
Out[77]: [['two', 'three', 'four'], ['six', 'seven', 'eight']]

我可以從每個列表中創建數組：

In [78]: np.array(Out[76])
Out[78]: array(['one', 'five'], dtype='<U4')
In [79]: np.array(Out[77])
Out[79]: 
array([['two', 'three', 'four'],
       ['six', 'seven', 'eight']], dtype='<U5')

在第一種情況下，數組為1d，在第二種情況下為2d。

如果字符串包含數字，則可以通過指定dtype來創建整數數組。

In [80]: alist = '1 2 3 4 5 6 7 8'.split()
In [81]: np.array([alist[i*4] for i in range(2)])
Out[81]: array(['1', '5'], dtype='<U1')
In [82]: np.array([alist[i*4] for i in range(2)], dtype=int)
Out[82]: array([1, 5])

Answer 3

如上所述， numpy.append不會在適當位置附加項目，但是重要的原因。 您必須將返回的數組從numpy.append存儲到原始變量，否則您的代碼將無法工作。 話雖如此，您可能應該重新考慮自己的邏輯。

Numpy在內部使用C樣式的數組，它們是連續內存中沒有前導或尾隨未使用元素的數組。 為了將項目附加到數組，Numpy必須分配一個數組大小為+ 1的緩沖區，復制所有數據，然后添加附加的元素。

在偽C代碼中，這涉及以下內容：

int* numpy_append(int* arr, size_t size, int element)
{
    int* new_arr = malloc(sizeof(int) * (size+1);
    mempcy(new_arr, arr, sizeof(int) * size);
    new_arr[size] = element;
    return new_arr;
}

這是非常低效的，因為每次都必須分配一個新數組（內存分配很慢），必須復制所有元素，並將新元素添加到新數組的末尾。

相比之下，Python列表保留了超出容器大小的額外元素，直到大小與列表的容量相同，並且呈指數增長。 與每次重新分配整個緩沖區相比，這對於在容器末尾插入更為有效。

您應該使用Python列表和list.append ，然后將新列表轉換為NumPy數組。 或者，如果性能確實很關鍵， numpy.append在所有情況下都使用使用std::vector而不是numpy.append的C ++擴展名。 重新編寫您的代碼，否則會很麻煩。

編輯

另外，正如注釋中指出的那樣，如果您事先知道Numpy數組的大小，則使用np.zeros(n)預分配非常有效，就像在NumPy數組周圍使用自定義包裝器一樣

class extendable_array:
    def __init__(self, size=0, dtype=np.int):
        self.arr = np.array(dtype=dtype)
        self.size = size

    def grow(self):
        '''Double the array'''

        arr = self.arr
        self.arr = np.zeros(min(arr.size * 2, 1), dtype=arr.dtype)
        self.arr[:arr.size] = arr

    def append(self, value):
        '''Append a value to the array'''

        if self.arr.size == self.size:
            self.grow()

        self.arr[self.size] = value
        self.size += 1.

    # add more methods here