对2D numpy数组进行切片、索引和迭代

2024-10-02 10:24:48 发布

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我在我的大学里注册了一个初级班。我们有一项编程任务，我一直在做。你知道吗

我们的任务是在地图的两点之间找到一条路线，地图是一个2D numpy数组。 第一个任务之一是将由自由道路（1）和建筑物（0）组成的数组转换为一个数组，其中建筑物周围的所有位置（左、右、下、上）都转换为停车位（-1）

我首先编写了一个函数来生成一个大小合适的2D numpy数组：

def get_map():

    map = np.random.randint(2, size=(12, 10))

    return map

现在我想编写另一个函数，将map作为参数，并返回停车位从1转换为-1的map

def adjusted_map(map): 

    map_adjusted = 

    return map_adjusted

我主要是停留在0的上面和下面的元素上。左右我都可以，因为这与1D数组或普通列表、字符串等没有什么不同。 如果这是一个愚蠢的问题，我很抱歉，但是我查看了numpy文档中关于索引、切片和迭代numpy数组的内容，但是我找不到解决问题的方法。你知道吗


Tags： 函数numpymapreturndef编程地图数组
2条回答
网友
1楼 · 编辑于 2024-10-02 10:24:48

下面是使用标准numpy技术的一种简单方法：

1）绘制一张由3x3个街区和80%道路组成的地图

>>> map_ = np.kron(np.random.random((6, 5)) < 0.8, np.ones((3, 3), int))
>>> map_
array([[1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0]])

2）反转贴图并将其归零

>>> helper = np.pad(1-map_, ((1, 1), (1, 1)), 'constant')
>>> helper
array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

3）切掉反转地图的移位版本（上、下、左、右），使用（按位）or查找建筑物的所有邻居，使用and仅保留道路上的邻居

>>> parking = map_ & (helper[2:, 1:-1] | helper[:-2, 1:-1] | helper[1:-1, 2:] | helper[1:-1, :-2])
>>> parking
array([[0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0],
       [1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1],
       [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0]])

4）在地图上标出停车位

>>> result = map_ - 2*parking
>>> result
array([[ 1,  1, -1,  0,  0,  0,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 1,  1, -1,  0,  0,  0,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 1,  1, -1,  0,  0,  0,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 1,  1, -1,  0,  0,  0, -1, -1, -1,  1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [-1, -1, -1,  0,  0,  0, -1, -1, -1,  1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 0,  0,  0, -1, -1, -1,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 0,  0,  0, -1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 0,  0,  0, -1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 0,  0,  0, -1,  1,  1, -1, -1, -1,  1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 0,  0,  0, -1,  1,  1, -1, -1, -1,  1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [-1, -1, -1,  1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [ 1,  1,  1,  1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1,  1,  1,  1,  1],
       [-1, -1, -1,  1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1,  1, -1, -1, -1],
       [ 0,  0,  0, -1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1, -1,  0,  0,  0],
       [ 0,  0,  0, -1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1, -1,  0,  0,  0],
       [ 0,  0,  0, -1,  1, -1,  0,  0,  0, -1,  1, -1,  0,  0,  0]])

5）奖励：美观

>>> symbols = np.array(('x', '.', 'P'))
>>> rowtype = f'U{map_.shape[1]}'
>>> rowtype
'U15'
>>> print('\n'.join(symbols[map_].view(rowtype).ravel()))
...xxxxxx......
...xxxxxx......
...xxxxxx......
...xxx.........
...xxx.........
...xxx.........
xxx...xxx......
xxx...xxx......
xxx...xxx......
xxx............
xxx............
xxx............
......xxx......
......xxx......
......xxx......
xxx...xxx...xxx
xxx...xxx...xxx
xxx...xxx...xxx
>>> print('\n'.join(symbols[result].view(rowtype).ravel()))
..PxxxxxxP.....
..PxxxxxxP.....
..PxxxxxxP.....
..PxxxPPP......
..PxxxP........
PPPxxxPPP......
xxxPPPxxxP.....
xxxP.PxxxP.....
xxxP.PxxxP.....
xxxP..PPP......
xxxP...........
xxxP..PPP......
PPP..PxxxP.....
.....PxxxP.....
PPP..PxxxP..PPP
xxxP.PxxxP.Pxxx
xxxP.PxxxP.Pxxx
xxxP.PxxxP.Pxxx
网友
2楼 · 编辑于 2024-10-02 10:24:48

所以你需要这样的东西：

import numpy as np

mapper = np.random.randint(2, size=(12, 10))
buildings = np.nonzero(mapper)

nonzero_row = buildings[0]
nonzero_col = buildings[1]

for row, col in zip(nonzero_row, nonzero_col):
    if row > 0:
        mapper[row-1, col] = -1
    if col > 0:
        mapper[row, col-1] = -1
    if row < mapper.shape[0]:
        mapper[row+1,col] = -1
    if col < mapper.shape[1]:
        mapper[row,col+1] = -1

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