比较具有不同形状的 numpy 数组时的意外结果

Question

当比较 2 个不同大小的 numpy 数组时，我希望要么是基于广播的布尔数组，要么会引发错误。有时我只是得到 False，就好像它将它们作为对象进行比较。

下面我预计如果- 失败，== 也会失败：

In [18]: a = np.zeros((2,7,5))

In [19]: b = np.zeros((2,7))

In [20]: a == b
Out[20]: False

In [21]: a - b
---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-21-a5f966a4b1f4> in <module>()
----> 1 a - b

ValueError: operands could not be broadcast together with shapes (2,7,5) (2,7)

Answer 1

a-b 失败，因为自动广播发生在左侧，而不是右侧。

np.zeros((2,7,5))-np.zeros((2,7))[:,:,None]

作品

np.zeros((2,7,5))==np.zeros((2,7))[:,:,None]

并且相等性测试逐个元素地工作。

但正如Kasra 所说，在a==b 中，逐个元素的比较将失败。显然这两个数组不相等。返回False 与== 的其他Python 使用一致（.__eq__ 方法）。我不知道numpy 开发人员是否考虑过返回ValueError 的替代方案。

考虑比较字符串和列表时 Python 返回的内容：

'two'=='three'
[1,2,3]==[1]
'string'==['l','i','s','t']

我想不出__eq__ 返回错误而不是False 的情况。但是你也许可以用这种方式编写你自己的类。

__eq__ 的 Python 文档说：

如果一个富比较方法没有为给定的一对参数实现操作，它可能会返回单例 NotImplemented。按照惯例，成功比较返回 False 和 True。但是，这些方法可以返回任何值，因此如果在布尔上下文中使用比较运算符（例如，在 if 语句的条件中），Python 将对值调用 bool() 来确定结果是真还是假.

numpy 紧随其后 - 如果可能返回布尔数组，否则返回 False。

bool(np.zeros((2,7,5))==np.zeros((2,7))[:,:,None])

产生错误信息：

ValueError：具有多个元素的数组的真值不明确。使用 a.any() 或 a.all()

这是一个常见的 SO 问题的根源。

Answer 2

数组上的算术运算符按元素应用。创建一个新数组并用结果填充，如果数组没有相同的形状，python 将引发ValueError 以通知您该问题，因为它是算术错误。

但是对于==，python 返回一个bool 值，并且您可能希望将两个数组一起比较并获得一个bool 值（即使它们的形状不同），所以首先它检查shapes 的数组；如果它们不同，则返回False。