获取一维结果列表并将其转换为N-D xarray.DataArray

问题描述 投票:1回答:3

这就是我获取我的N-D数据的方式(func是IRL不可矢量化):

import numpy
import xarray
import itertools

xs = numpy.linspace(0, 10, 100)
ys = numpy.linspace(0, 0.1, 20)
zs = numpy.linspace(0, 5, 200)

def func(x, y, z):
    return x * y / z

vals = list(itertools.product(xs, ys, zs))
result = [func(x, y, z) for x, y, z in vals]

我有一种感觉,我所做的事情可以简化。我想把它放在xarray.DataArray而不重塑数据。但是,我现在就是这样做的:

arr = np.array(result).reshape(len(xs), len(ys), len(zs))
da = xarray.DataArray(arr, coords=[('x', xs), ('y', ys), ('z', zs)])

这是一个简单的例子,但通常我使用〜10D数据,我通过映射itertools.product(并行)获得。

我的问题:如何在不重塑我的数据和使用vals并且不使用xsyszs的长度的情况下如何做到这一点?

与您的工作方式类似:

index = pandas.MultiIndex.from_tuples(vals, names=['x', 'y', 'z'])
df = pandas.DataFrame(result, columns=['result'], index=index)

编辑:这是我解决它的方式,受到@hpaulj答案的启发,谢谢!

import numpy
import xarray
import itertools

coords = dict(x=numpy.linspace(0, 10, 100),
              y=numpy.linspace(0, 0.1, 20),
              z=numpy.linspace(0, 5, 200))

def func(x, y, z):
    return x * y / z

result = [func(x, y, z) for x, y, z in itertools.product(*coords.values())]

xarray.DataArray(numpy.reshape(result, [len(i) for i in coords.values()]), coords=coords)

编辑2看到这个问题:https://github.com/pydata/xarray/issues/1914

python pandas numpy python-xarray
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经验丰富的numpy用户倾向于专注于删除迭代步骤。因此,我们放大了你的result计算,并将reshape视为微不足道的东西。因此,迄今为止的答案都集中在广播和计算你的功能上。

但是我开始怀疑那真正困扰你的是那个

reshape(len(xs), len(ys), len(zs))

如果你有10个这样的尺寸,而不仅仅是3,可能会变得笨拙。这不是计算速度,而是输入len(..) 10次所需的努力。或者可能是代码看起来很难看。

无论如何,这是一种绕过所有打字的方式。关键是在列表中收集维数组

In [495]: dims = [np.linspace(0,10,4), np.linspace(0,.1,3), np.linspace(0,5,5)]
In [496]: from itertools import product
In [497]: vals = list(product(*dims))
In [498]: len(vals)
Out[498]: 60
In [499]: result = [sum(ijk) for ijk in vals] # a simple func

现在只需使用简单的列表理解即可获得len's

In [501]: arr=np.array(result).reshape([len(i) for i in dims])
In [502]: arr.shape
Out[502]: (4, 3, 5)

另一种可能性是在开始时将linspace参数放在列表中。

In [504]: ldims=[4,3,5]
In [505]: ends=[10,.1,5]
In [506]: dims=[np.linspace(0,e,l) for e,l in zip(ends, ldims)]
In [507]: vals = list(product(*dims))
In [508]: result=[sum(ijk) for ijk in vals]
In [509]: arr=np.array(result).reshape(ldims)

reshape本身并不昂贵。通常它会创建一个视图,这是您可以使用数组执行的最快速的事情之一。

@Divakar在他删除的答案中暗示了这种解决方案,*np.meshgrid(*A)可以替代你的product(xs,ys)

顺便说一句,我的回答也不涉及xarray - 因为我没有安装该软件包。我假设你知道你在将3d形状的arr传递给它时你在做什么,而不是更长的1d数组。看看标签号码,qzxswpoi的5k粉丝,numpy的23个粉丝。

xarray xarray参数也可以从coords构建(附加名单)。

如果这个答案不符合您的喜好,我建议关闭这个问题,然后用dims标签开始一个新问题。那样你就不会吸引无数的xarray苍蝇。


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第二次编辑我忘记了einsum!如果你可以折磨你的功能以适应这将更快(下面的时间1.5ms)

numpy

您需要重塑并广播到相同形状的阵列。正如巴尔佐拉所说,如果每个方向的10D和100(10 ** 20个元素),这将非常大。正如hpaulj所说,重塑一个numpy数组通常是微不足道的,在这种情况下是如此,尽管广播确实需要一些工作。但是比itertools.product()方法要少得多。以你为榜样

result = np.einsum('i,j,k', xs, ys, 1.0 / zs)

使用如下的timeit我得到numpy计算为4ms,itertools方法为150ms。我认为对于更多维度而言差异会更大。

import numpy as np

xs = np.linspace(0, 10, 100)
ys = np.linspace(0, 0.1, 20)
zs = np.linspace(0.1, 5, 200)

xn, yn, zn = len(xs), len(ys), len(zs)

xs_b = np.broadcast_to(xs.reshape(xn, 1, 1), (xn, yn, zn))
ys_b = np.broadcast_to(ys.reshape(1, yn, 1), (xn, yn, zn))
zs_b = np.broadcast_to(zs.reshape(1, 1, zn), (xn, yn, zn))

result = xs_b * ys_b / zs_b

编辑PS。我改变你的zs以通过除以零来防止numpy警告,因为这可能影响了时间比较。


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我的回答:[删除因为问题意外改变]

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