在numpy 2D矩陣中計算“孔”

Question

給定1s和0s的2D矩陣，例如-

array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1],
       [0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1],
       [1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0],
       [1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0],
       [1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0],
       [1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0]])

1表示塊，0表示空白。 我想計算一下井的數量及其累積深度 。

當一列短於其相鄰兩列時，就存在一口井，假定邊界被塊（1s）填充。 例如，填充邊框，數組變為：

array([[1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1],
       [1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1],
       [1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1],
       [1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1],
       [1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1]])

• 孔數為3 （ 第1列，第4列和（9,10） ）。

• 孔的深度是min(height(col_to_left), height(col_to_right)) - height(well_col) 。
  因此，在這種情況下，深度為[ 1，1，7 ] 。 因此，累積深度為1 + 1 + 7 = 9 。

我將如何找到這個？ 我想避免使用循環。

Answer 1

您可以使用argmax獲取每列中第一個的位置。

# find absolute depths
d = X.argmax(0)
# correct columns that are all zero
v = np.take_along_axis(X, d[None], 0)
d[v[0]==0] = len(X)
# pad and compute the col to next col changes
d = np.diff(np.concatenate([[0], d, [0]]))
# exclude no change
chng, = np.where(d)
# find down changes
dwn = d[chng]>0
# wells are where we go down and the next non zero change is up
well = dwn[:-1]&~dwn[1:]
# map back to unfiltered indices for left and right walls
l, r = chng[:-1][well], chng[1:][well]
wells = np.c_[l+1, r]
wells
# array([[ 1,  1],
#       [ 4,  4],
#       [ 9, 10]])
# retrieve relative depths
depths = np.minimum(d[l], -d[r])
depths
# array([1, 1, 7])