将 numpy 数组用于整数和数组输入

Question

我是 Matlab 用户，正在尝试使用 Python。我尝试在 Python 中编写一个 de2bi 函数的最小示例（它将十进制转换为二进制为 right-msb），这是我之前在 Matlab 中使用的。但是，我对 numpy 数组感到困惑。

Python 代码：

import numpy as np

def de2bi(d, n)
    d = np.array(d)
    power = 2**np.arange(n)
    d = d * np.ones((1,n))
    b = np.floor((d%(2*power))/power)
    return b

Python 输出：

>>> print(de2bi(13,8))
[[ 1.  0.  1.  1.  0.  0.  0.  0.]]

print(de2bi([13,15],8)) #This line fails

Matlab 代码：

function b = d2b( d, n )
    d = d(:);
    power = ones(length(d), 1)*(2.^(0 : n-1));
    d = d * ones(1, n);
    b = floor(rem(d, 2*power)./power);
end

Matlab 输出：

>> d2b(13,8)

ans =

     1     0     1     1     0     0     0     0

>> d2b([13,15],8)

ans =

     1     0     1     1     0     0     0     0
     1     1     1     1     0     0     0     0

Matlab 代码适用于整数输入和整数数组。但是 python 代码适用于整数输入，但对于数组总是失败。如何在 Python 中自动管理整数和整数数组的操作？对不起，这可能是一个非常简单的问题，但我是 python 的新手。

提前致谢。

Answer 1

您的问题在于乘法：d = d * np.ones((1,n))。 NumPy 尝试执行逐元素乘法，但由于维度不匹配（您的数组只有一行）而失败。但是，当 d 是标量时，NumPy 可以推断出您的意思是乘以标量，因此代码会运行。

你真正想做的（据我所知）是将每个元素扩展为一个 n 长的行。一个可能的解决方案是创建一个中间数组来保存新值，因为数组的大小是不可更改的：

def d2b(d, n):
    d = np.array(d)
    d = np.reshape(d, (1, -1))
    power = np.flipud(2**np.arange(n))

    g = np.zeros((np.shape(d)[1], n))

    for i, num in enumerate(d[0]):
        g[i] = num * np.ones((1,n))
    b = np.floor((g%(2*power))/power)
    return b

Answer 2

这有帮助吗？

In [439]: d=np.array([13,15])
In [440]: power=np.ones((d.shape[0],1))*(2**np.arange(8))
In [441]: power
Out[441]: 
array([[   1.,    2.,    4.,    8.,   16.,   32.,   64.,  128.],
       [   1.,    2.,    4.,    8.,   16.,   32.,   64.,  128.]])
In [442]: np.floor((d[:,None]%(2*power))/power)
Out[442]: 
array([[ 1.,  0.,  1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.]])

我们甚至不需要ones：

In [443]: power = 2**np.arange(8)
In [444]: np.floor((d[:,None]%(2*power))/power)
Out[444]: 
array([[ 1.,  0.,  1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.],
       [ 1.,  1.,  1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.]])

当广播d 对power 时，power 的维度扩展是自动的：d[:,None]%(2*power[None,:])。 MATLAB 中的ones 完成相同的维度扩展（到 (2,8) 形状的数组）。

可能希望以 d=np.atleast_1d(d) 开头，因此它将标量情况视为 1 元素数组。我们可以改进一些东西，使它在给定标量时返回一维数组，在给定列表或一维数组时返回二维。在 MATLAB 中，一切都是 2d 或更高的。

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更好的是，在扩展 d 时使用 ellipsis。那么d可以是0d，1d，甚至是nd。

np.floor((d[...,None]%(2*power))/power)