如何识别浮点数组中的峰和谷？答案

【问题标题】：How to identify peaks and troughs in an array of floats?如何识别浮点数组中的峰和谷？
【发布时间】：2019-03-06 03:07:45
【问题描述】：

我有一个数组，

array = [
  0.43, 
  0.64, # => peak
  0.2, 
 -0.05, 
 -0.15, # => trough
  0.2, # => peak
 -0.1, 
 -0.5, # => trough
 -0.3
]

数据中有两个峰值和两个谷值。这些波峰和波谷不一定是数组的 min 和 max。如何通过程序识别它们？

理想的输出是：

peak_indexes = [1, 5]
trough_indexes = [4, 7]

【问题讨论】：

是什么让 -0.5 成为负峰值？
@ElChapo 因为它之前的数据比-0.5更接近0是
那么在这种情况下，每个最终元素都会是一个峰值/谷值吗？如果之前的元素更接近 0，则为峰值，如果之前的元素远离 0，则为 Trough。
这是一个合理的观点。我会说排除最后一个元素，因为我认为它无法确定它是否是真正的峰值
如果峰/谷跨越多个元素，例如[0.1, 0.6, 0.6, 0.2]?

标签： arrays ruby

【解决方案1】：

each_cons(3) 提取检查中间项所需的相邻三个术语，同时排除中间具有array 的第一个或最后一个元素的三元组。

with_index(1) 考虑到中间有array 的第一个元素的三元组被跳过，因此从 1 开始对索引进行编号。

您还没有定义高峰和低谷的含义。如果您的意思是取当地的最大值和最小值，那么以下将起作用。

array.each_cons(3).with_index(1).select{|a, i| a.max == a[1]}.map(&:last)
# => [1, 5]

array.each_cons(3).with_index(1).select{|a, i| a.min == a[1]}.map(&:last)
# => [4, 7]

或者，如果您的意思是 Stefan 在对我的回答的评论中解释的内容，那么以下内容将起作用：

array
.each_cons(3)
.with_index(1)
.select{|(a1, a2, a3), i| a1 < a2 && a2 > a3}
.map(&:last)
# => [1, 5]

array
.each_cons(3)
.with_index(1)
.select{|(a1, a2, a3), i| a1 > a2 && a2 < a3}
.map(&:last)
# => [4, 7]

【讨论】：

a.max == a[1] / a.min == a[1] 如果有多个相同的条目，则给出误报，例如[0.1, 0.2, 0.2, 0.3]。相反，您应该检查中间元素是否实际上大于（不大于或等于）其邻居，例如通过|(a, b, c), i| a < b && b > c }
希望 Ruby 能够像 Python 那样进行链式比较。 a < b > c 看起来很酷。
@Stefan 我认为这会使语法变得复杂。该表达式必须被理解为一个单一的结构，而不是两种方法的连续应用。即，a < b> c 并不意味着(a < b) > c。一些数学表达式不适合编程。另一个例子是 $a, b \in A$ ，如果将它导入到 Ruby 中，可能会与多重赋值混淆。
(a < b) > c 无论如何都没有多大意义，因为a < b 返回true 或false，两者都没有响应>。不幸的是，1 < 2 == true 的评估方式不同，因此这可能会破坏现有代码。除此之外，我认为它非常适合编程。

【解决方案2】：

首先让我们定义什么是高峰或低谷。

峰值是大于其左右值的值。
波谷是一个比其左右两侧的值更小的值。

这将允许我们定义两个有用的函数：

def is_peak?(left_value, value, right_value)
  return value > left_value && value > right_value
end

def is_trough?(left_value, value, right_value)
  return value < left_value && value < right_value
end

现在我们可以遍历数组中的每个元素，并使用这些函数来询问该元素是波峰还是波谷。

array = [0.43, 0.64, 0.2, -0.05, -0.15, 0.2, -0.1, -0.5]
positive_peak_indexes = []
negative_peak_indexes = []
# Loop through the array
array.each_with_index do |elem, i|
  # Make sure we don't get an out of bounds exception
  next if (i-1 < 0) || (i + 1 >= array.length)

  # Now we add to our appropriate arrays if it's a peak/trough
  positive_peak_indexes << i if is_peak?(array[i-1], elem, array[i+1])
  negative_peak_indexes << i if is_trough?(array[i-1], elem, array[i+1])
end
puts "positive_peak_indexes = #{positive_peak_indexes.to_s}"
puts "negative_peak_indexes = #{negative_peak_indexes.to_s}"

【讨论】：

【解决方案3】：

我没有时间测试更多案例，所以可能存在一些错误。

无论如何，基本的想法是使用它的索引（Enumerable#each_with_index）压缩每个元素，然后在有变化时使用方法Enumerable#chunk_while 对数组进行切片。最后从块中提取极端。

用一段代码比较好，ary是数据数组。

首先是块：

chunks = ary.map.with_index{ |x, i| [x,i] }.chunk_while { |x,y| y.first < x.first }

然后收集极端：

peaks = chunks.collect { |e| e.first if e.size > 1 }.compact #=> [[0.64, 1], [0.2, 5]]
trough = chunks.collect { |e| e.last if e.size > 1 }.compact #=> [[-0.15, 4], [-0.5, 7]]

【讨论】：