如何使用 Boost.Python 将 NumPy ndarray 转换为 C++ 向量并返回？

Question

我正在做一个项目，我需要将 Python 中的 ndarray 转换为 C++ 中的 vector，然后将处理后的 vector 从 C++ 返回到 ndarray 中的 Python。我正在使用 Boost.Python 及其 NumPy 扩展。我的问题特别在于从ndarray 转换为vector，因为我使用的是向量的扩展类：

class Vector
{
   public:
      Vector();
      Vector(double x, double y, double z);
      /* ... */
      double GetLength(); // Return this objects length.
      /* ... */
      double x, y, z;
};

我收到的 ndarray 是 nx2 并填充了 x,y 数据。然后我用一个函数在 C++ 中处理数据，该函数返回一个std::vector<Vector>。然后，该向量应作为 ndarray 返回给 Python，但仅包含 x 和 y 值。

我编写了以下代码，灵感来自“how to return numpy.array from boost::python?”和 Boost NumPy 示例中的 gaussian.cpp。

#include <vector>
#include "Vector.h"
#include "ClothoidSpline.h"

#include <boost/python/numpy.hpp>

namespace py = boost::python;
namespace np = boost::python::numpy;

std::vector<Vector> getFineSamples(std::vector<Vector> data)
{
    /* ... */
}

np::ndarray wrapper(np::ndarray const & input)
{
    std::vector<Vector> data;

    /* Python ndarray --> C++ Vector */
    Py_intptr_t const* size = input.get_shape();
    Py_intptr_t const* strides = input.get_strides();

    double x;
    double y;
    double z = 0.0;

    for (int i = 0; i < size[0]; i++)
    {
        x = *reinterpret_cast<double const *>(input.get_data() + i * strides[0] + 0 * strides[1]);
        y = *reinterpret_cast<double const *>(input.get_data() + i * strides[0] + 1 * strides[1]);
        data.push_back(Vector::Vector(x,y,z));
    }

    /* Run Algorithm */
    std::vector<Vector> v = getFineSamples(data);

    /* C++ Vector --> Python ndarray */
    Py_intptr_t shape[1] = { v.size() };
    np::ndarray result = np::zeros(2, shape, np::dtype::get_builtin<std::vector<Vector>>());
    std::copy(v.begin(), v.end(), reinterpret_cast<double*>(result.get_data()));

    return result;
}

编辑：我知道这是一次（可能）失败的尝试，我对解决这个问题的更好方法更感兴趣，而不是编辑我的代码。

总结一下：

1. 如何将boost::python::numpy::ndarray 转换为std::vector<Vector>？
2. 如何将 std::vector<Vector> 转换为 boost::python::numpy::ndarray，只返回 x 和 y？

最后一点：我对 Python 几乎一无所知，而且我是 C++ 的初学者/中等水平。

Answer 1

我会考虑你的问题的标题，以便为找到这篇文章的人提供更笼统的答案。

您有一个名为 input 的 boost::python::numpy::ndarray 包含 doubles，并且您希望将其转换为名为 v 的 std::vector<double>：

int input_size = input.shape(0);
double* input_ptr = reinterpret_cast<double*>(input.get_data());
std::vector<double> v(input_size);
for (int i = 0; i < input_size; ++i)
    v[i] = *(input_ptr + i);

现在，您有一个名为 v 的 std::vector<double>，并且您希望将其转换回名为 doubles 的 boost::python::numpy::ndarray，名为 output：

int v_size = v.size();
py::tuple shape = py::make_tuple(v_size);
py::tuple stride = py::make_tuple(sizeof(double));
np::dtype dt = np::dtype::get_builtin<double>();
np::ndarray output = np::from_data(&v[0], dt, shape, stride, py::object());

假设你包装了这个函数，别忘了在返回给 python 之前你需要创建一个对这个数组的新引用：

np::ndarray output_array = output.copy();