如何在python中构建对角矩阵？答案

【问题标题】：How to build a diagonal matrix in python?如何在python中构建对角矩阵？
【发布时间】：2021-05-17 14:58:26
【问题描述】：

我有形状为 [100,100] 的矩阵 a 和形状相同的矩阵 b [100,100]。它们填充了一些值。

我想做的是为a和b的每个元素构建这样的对角矩阵[[a1,0],[0,b1]]。

最好的方法是什么？

我相信预期的形状是数组 c = [2,2,100,100]，其中第一个 [2,2] 表示一个对角矩阵的形状，总共有 [100,100] 个这样的数组。

F.e.假设我的 a = [[1,2],[3,4]], b = [[5,6],[7,8]] 。我想要得到：arr1 = [[1,0],[0,5]], array2 = [[2,0],[0,6]]，等等..所以，最终的形状是[2,2,4,4]

谢谢！

【问题讨论】：

你考虑过使用numpy.diag吗？
生成的矩阵应该是什么形状？
请始终考虑显示真实输出，这样更容易理解；）
我相信预期的形状是数组 c = [2,2,100,100]，其中第一个 [2,2] 表示一个对角矩阵的形状，总共有 [100,100] 个这样的矩阵数组。
F.e.假设我的 a = [[1,2],[3,4]], b = [[5,6],[7,8]] 。我想要得到：arr1 = [[1,0],[0,5]], array2 = [[2,0],[0,6]]，等等..所以，最终的形状是[2,2,4,4]

标签： python arrays numpy diagonal

【解决方案1】：

您写道，“对角矩阵矩阵”的最终形状应该是 (2, 2, n, n)，但 IMO 您真正想要的是 (n, n, 2, 2) 形状，以便您可以使用 out[i,j] 来解决它以获得

[ [a[i,j],  0],
  [0,  b[i,j]] ]

您可能同意我的不同理解，这里的代码可以满足您的需求

In [64]: import numpy as np
    ...: n = 3 ; nn = n*n
    ...: a, b = np.arange(2*nn).reshape(2,n,n)
    ...: c = np.transpose(np.array((a,b)),(1,2,0)).reshape(n,n,2)
    ...: out = np.zeros((n,n,2,2))
    ...: out[:,:,0,0] = c[:,:,0]; out[:,:,1,1] = c[:,:,1]
    ...: print('2,1',a[2,1],b[2,1],out[2,1],sep='\n')
    ...: print('0,0',a[0,0],b[0,0],out[0,0],sep='\n')
    ...: print('0,2',a[0,2],b[0,2],out[0,2],sep='\n')
2,1
7
16
[[ 7.  0.]
 [ 0. 16.]]
0,0
0
9
[[0. 0.]
 [0. 9.]]
0,2
2
11
[[ 2.  0.]
 [ 0. 11.]]

In [65]: out.shape
Out[65]: (3, 3, 2, 2)

应该可以将这个过程推广到任意数量的矩形 N×M 矩阵a, b, c, ..., n, ...，而需要更多的大脑消耗。

【讨论】：