我需要在numpy.array中找到唯一的行。

例如:

>>> a # I have
array([[1, 1, 1, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0],
       [1, 1, 1, 1, 1, 0]])
>>> new_a # I want to get to
array([[1, 1, 1, 0, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [1, 1, 1, 1, 1, 0]])

我知道我可以创建一个集和循环数组,但我正在寻找一个有效的纯numpy解决方案。我相信有一种方法可以将数据类型设置为void,然后我可以使用numpy。唯一的,但我不知道如何让它工作。


当前回答

为什么不使用pandas中的drop_duplicate:

>>> timeit pd.DataFrame(image.reshape(-1,3)).drop_duplicates().values
1 loops, best of 3: 3.08 s per loop

>>> timeit np.vstack({tuple(r) for r in image.reshape(-1,3)})
1 loops, best of 3: 51 s per loop

其他回答

np。Unique的工作原理是对一个扁平数组排序,然后查看每一项是否等于前一项。这可以手动完成,无需压平:

ind = np.lexsort(a.T)
a[ind[np.concatenate(([True],np.any(a[ind[1:]]!=a[ind[:-1]],axis=1)))]]

这个方法不使用元组,应该比这里给出的其他方法更快更简单。

注意:以前的版本在A[后面没有ind,这意味着使用了错误的索引。另外,Joe Kington提出了一个很好的观点,这确实产生了各种各样的中间副本。下面的方法通过创建一个排序副本,然后使用它的视图来生成更少的副本:

b = a[np.lexsort(a.T)]
b[np.concatenate(([True], np.any(b[1:] != b[:-1],axis=1)))]

这样更快,使用的内存更少。

同样,如果你想在ndarray中找到唯一的行,而不管数组中有多少个维度,下面的方法可以工作:

b = a[lexsort(a.reshape((a.shape[0],-1)).T)];
b[np.concatenate(([True], np.any(b[1:]!=b[:-1],axis=tuple(range(1,a.ndim)))))]

剩下的一个有趣的问题是,如果你想沿着任意维度数组的任意轴进行排序/惟一,这将更加困难。

编辑:

为了演示速度差异,我在ipython中对答案中描述的三种不同方法进行了一些测试。使用你的精确的a,没有太大的区别,尽管这个版本稍微快一点:

In [87]: %timeit unique(a.view(dtype)).view('<i8')
10000 loops, best of 3: 48.4 us per loop

In [88]: %timeit ind = np.lexsort(a.T); a[np.concatenate(([True], np.any(a[ind[1:]]!= a[ind[:-1]], axis=1)))]
10000 loops, best of 3: 37.6 us per loop

In [89]: %timeit b = [tuple(row) for row in a]; np.unique(b)
10000 loops, best of 3: 41.6 us per loop

然而,使用更大的a,这个版本最终会快得多:

In [96]: a = np.random.randint(0,2,size=(10000,6))

In [97]: %timeit unique(a.view(dtype)).view('<i8')
10 loops, best of 3: 24.4 ms per loop

In [98]: %timeit b = [tuple(row) for row in a]; np.unique(b)
10 loops, best of 3: 28.2 ms per loop

In [99]: %timeit ind = np.lexsort(a.T); a[np.concatenate(([True],np.any(a[ind[1:]]!= a[ind[:-1]],axis=1)))]
100 loops, best of 3: 3.25 ms per loop

如果希望避免转换为一系列元组或其他类似数据结构的内存开销,可以利用numpy的结构化数组。

诀窍是将原始数组视为结构化数组,其中每个项对应于原始数组中的一行。这样就不需要复制,而且效率很高。

举个简单的例子:

import numpy as np

data = np.array([[1, 1, 1, 0, 0, 0],
                 [0, 1, 1, 1, 0, 0],
                 [0, 1, 1, 1, 0, 0],
                 [1, 1, 1, 0, 0, 0],
                 [1, 1, 1, 1, 1, 0]])

ncols = data.shape[1]
dtype = data.dtype.descr * ncols
struct = data.view(dtype)

uniq = np.unique(struct)
uniq = uniq.view(data.dtype).reshape(-1, ncols)
print uniq

要了解发生了什么,可以看看中间结果。

一旦我们将事物视为结构化数组,数组中的每个元素都是原始数组中的一行。(基本上,它是一个类似于元组列表的数据结构。)

In [71]: struct
Out[71]:
array([[(1, 1, 1, 0, 0, 0)],
       [(0, 1, 1, 1, 0, 0)],
       [(0, 1, 1, 1, 0, 0)],
       [(1, 1, 1, 0, 0, 0)],
       [(1, 1, 1, 1, 1, 0)]],
      dtype=[('f0', '<i8'), ('f1', '<i8'), ('f2', '<i8'), ('f3', '<i8'), ('f4', '<i8'), ('f5', '<i8')])

In [72]: struct[0]
Out[72]:
array([(1, 1, 1, 0, 0, 0)],
      dtype=[('f0', '<i8'), ('f1', '<i8'), ('f2', '<i8'), ('f3', '<i8'), ('f4', '<i8'), ('f5', '<i8')])

一旦我们运行numpy。唯一时,我们将得到一个结构化数组:

In [73]: np.unique(struct)
Out[73]:
array([(0, 1, 1, 1, 0, 0), (1, 1, 1, 0, 0, 0), (1, 1, 1, 1, 1, 0)],
      dtype=[('f0', '<i8'), ('f1', '<i8'), ('f2', '<i8'), ('f3', '<i8'), ('f4', '<i8'), ('f5', '<i8')])

然后我们需要将其视为“普通”数组(_存储在ipython中最后一次计算的结果,这就是为什么你会看到_.view…):

In [74]: _.view(data.dtype)
Out[74]: array([0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0])

然后重新塑造成一个2D数组(-1是一个占位符,告诉numpy计算正确的行数,给出列数):

In [75]: _.reshape(-1, ncols)
Out[75]:
array([[0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0],
       [1, 1, 1, 1, 1, 0]])

显然,如果你想更简洁,你可以这样写:

import numpy as np

def unique_rows(data):
    uniq = np.unique(data.view(data.dtype.descr * data.shape[1]))
    return uniq.view(data.dtype).reshape(-1, data.shape[1])

data = np.array([[1, 1, 1, 0, 0, 0],
                 [0, 1, 1, 1, 0, 0],
                 [0, 1, 1, 1, 0, 0],
                 [1, 1, 1, 0, 0, 0],
                 [1, 1, 1, 1, 1, 0]])
print unique_rows(data)

结果是:

[[0 1 1 1 0 0]
 [1 1 1 0 0 0]
 [1 1 1 1 1 0]]

除了@Jaime出色的回答,另一种折叠一行的方法是使用a.strides[0](假设a是c -毗连的),它等于a.dtype.itemsize* a.c nshape[0]。此外,void(n)是dtype((void,n))的快捷方式。我们最终得到了这个最短的版本:

a[unique(a.view(void(a.strides[0])),1)[1]]

For

[[0 1 1 1 0 0]
 [1 1 1 0 0 0]
 [1 1 1 1 1 0]]

我比较了速度的建议替代方案,惊奇地发现,void视图唯一解决方案甚至比numpy的带有axis参数的本机唯一解决方案还要快一点。如果你想要速度,你会想要

numpy.unique(
    a.view(numpy.dtype((numpy.void, a.dtype.itemsize*a.shape[1])))
).view(a.dtype).reshape(-1, a.shape[1])

我已经在npx.unique_rows中实现了最快的变体。

在GitHub上也有一个bug报告。


代码重现情节:

import numpy
import perfplot


def unique_void_view(a):
    return (
        numpy.unique(a.view(numpy.dtype((numpy.void, a.dtype.itemsize * a.shape[1]))))
        .view(a.dtype)
        .reshape(-1, a.shape[1])
    )


def lexsort(a):
    ind = numpy.lexsort(a.T)
    return a[
        ind[numpy.concatenate(([True], numpy.any(a[ind[1:]] != a[ind[:-1]], axis=1)))]
    ]


def vstack(a):
    return numpy.vstack([tuple(row) for row in a])


def unique_axis(a):
    return numpy.unique(a, axis=0)


perfplot.show(
    setup=lambda n: numpy.random.randint(2, size=(n, 20)),
    kernels=[unique_void_view, lexsort, vstack, unique_axis],
    n_range=[2 ** k for k in range(15)],
    xlabel="len(a)",
    equality_check=None,
)

我们实际上可以将m x n数值numpy数组转换为m x 1 numpy字符串数组,请尝试使用以下函数,它提供了count, inverse_idx等,就像numpy.unique一样:

import numpy as np

def uniqueRow(a):
    #This function turn m x n numpy array into m x 1 numpy array storing 
    #string, and so the np.unique can be used

    #Input: an m x n numpy array (a)
    #Output unique m' x n numpy array (unique), inverse_indx, and counts 

    s = np.chararray((a.shape[0],1))
    s[:] = '-'

    b = (a).astype(np.str)

    s2 = np.expand_dims(b[:,0],axis=1) + s + np.expand_dims(b[:,1],axis=1)

    n = a.shape[1] - 2    

    for i in range(0,n):
         s2 = s2 + s + np.expand_dims(b[:,i+2],axis=1)

    s3, idx, inv_, c = np.unique(s2,return_index = True,  return_inverse = True, return_counts = True)

    return a[idx], inv_, c

例子:

A = np.array([[ 3.17   9.502  3.291],
  [ 9.984  2.773  6.852],
  [ 1.172  8.885  4.258],
  [ 9.73   7.518  3.227],
  [ 8.113  9.563  9.117],
  [ 9.984  2.773  6.852],
  [ 9.73   7.518  3.227]])

B, inv_, c = uniqueRow(A)

Results:

B:
[[ 1.172  8.885  4.258]
[ 3.17   9.502  3.291]
[ 8.113  9.563  9.117]
[ 9.73   7.518  3.227]
[ 9.984  2.773  6.852]]

inv_:
[3 4 1 0 2 4 0]

c:
[2 1 1 1 2]