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

从NumPy 1.13开始,可以简单地选择轴来选择任何N-dim数组中的唯一值。要获得唯一的行,可以这样做:

Unique_rows = np。独特的(original_array轴= 0)

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

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]]

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]]

对于一般用途,如3D或更高的多维嵌套数组,可以尝试这样做:

import numpy as np

def unique_nested_arrays(ar):
    origin_shape = ar.shape
    origin_dtype = ar.dtype
    ar = ar.reshape(origin_shape[0], np.prod(origin_shape[1:]))
    ar = np.ascontiguousarray(ar)
    unique_ar = np.unique(ar.view([('', origin_dtype)]*np.prod(origin_shape[1:])))
    return unique_ar.view(origin_dtype).reshape((unique_ar.shape[0], ) + origin_shape[1:])

满足你的2D数据集:

a = 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]])
unique_nested_arrays(a)

给:

array([[0, 1, 1, 1, 0, 0],
   [1, 1, 1, 0, 0, 0],
   [1, 1, 1, 1, 1, 0]])

还有3D数组,比如:

b = np.array([[[1, 1, 1], [0, 1, 1]],
              [[0, 1, 1], [1, 1, 1]],
              [[1, 1, 1], [0, 1, 1]],
              [[1, 1, 1], [1, 1, 1]]])
unique_nested_arrays(b)

给:

array([[[0, 1, 1], [1, 1, 1]],
   [[1, 1, 1], [0, 1, 1]],
   [[1, 1, 1], [1, 1, 1]]])

使用结构化数组的另一种选择是使用void类型的视图,将整行连接成单个项:

a = 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]])

b = np.ascontiguousarray(a).view(np.dtype((np.void, a.dtype.itemsize * a.shape[1])))
_, idx = np.unique(b, return_index=True)

unique_a = a[idx]

>>> unique_a
array([[0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [1, 1, 1, 0, 0, 0],
       [1, 1, 1, 1, 1, 0]])

编辑 添加np。as毗连数组遵循@seberg的建议。如果数组不是连续的,这将降低方法的速度。

编辑 以上内容可以稍微加快,但代价可能是不清楚,可以这样做:

unique_a = np.unique(b).view(a.dtype).reshape(-1, a.shape[1])

此外,至少在我的系统上,性能方面它是相同的,甚至更好,比lexsort方法:

a = np.random.randint(2, size=(10000, 6))

%timeit np.unique(a.view(np.dtype((np.void, a.dtype.itemsize*a.shape[1])))).view(a.dtype).reshape(-1, a.shape[1])
100 loops, best of 3: 3.17 ms per loop

%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: 5.93 ms per loop

a = np.random.randint(2, size=(10000, 100))

%timeit np.unique(a.view(np.dtype((np.void, a.dtype.itemsize*a.shape[1])))).view(a.dtype).reshape(-1, a.shape[1])
10 loops, best of 3: 29.9 ms per loop

%timeit ind = np.lexsort(a.T); a[np.concatenate(([True],np.any(a[ind[1:]]!=a[ind[:-1]],axis=1)))]
10 loops, best of 3: 116 ms per loop