如何使NumPy数组的元素可设置属性？

Question

我有一个Python对象的属性，它返回一个数组。现在，我可以设置这个属性的设置器，这样整个数组就可以被设置了。不过，我不太清楚如何让数组里的每个元素也能通过这个属性单独设置。

从用户的角度来看（假设有一个空的SomeClass类）：

>>> x = SomeClass()
>>> x.array = [1, 2, 3]
>>> x.array[1] = 4
>>> print (x.array)
[1, 4, 3]

现在，假设SomeClass.array是定义为

class SomeClass(object):
    def __init__(self, a):
        self._a = a

    @property
    def array(self):
        return self._a
    @array.setter
    def array(self, a):
        self._a = a

一切仍然像上面那样工作。如果我强制在设置器中使用简单的NumPy数组也是可以的。

但是，如果我把return self._a替换成一个NumPy函数（这个函数会逐个处理元素），并把self._a = a替换成反向函数，那么当然，数组的内容就不会被设置了。

举个例子：

import numpy as np

class SomeClass(object):
    def __init__(self, a):
        self._a = np.array(a)

    @property
    def array(self):
        return np.sqrt(self._a)
    @array.setter
    def array(self, a):
        self._a = np.power(a, 2)

现在，用户看到的输出是：

>>> x = SomeClass([1, 4, 9])
>>> print (x.array)
array([1., 2., 3.])
>>> x.array[1] = 13
>>> print (x.array)    # would expect an array([1., 13., 3.]) now!
array([1., 2., 3.])

我想我明白问题出在哪里了（NumPy在操作过程中创建的数组的元素被改变了，但这对存储的数组没有影响）。

那么，如何正确实现SomeClass，使得数组的单个元素可以单独写入和设置呢？

非常感谢你的提示和帮助，TheXMA

@Jaime在他回答下提到的要点对我帮助很大！谢谢！

Answer 1

因为数组是可变对象，所以即使没有设置函数，我们也可以直接修改数组里的每个元素：

>>> class A(object):
...     def __init__(self, a):
...         self._a = np.asarray(a)
...     @property
...     def arr(self):
...         return self._a
...
>>> a = A([1,2,3])

>>> a.arr
array([1, 2, 3])

>>> a.arr = [4,5,6] # There is no setter...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: can't set attribute

>>> a.arr[1] = 7 # ...but the array is mutable
>>> a.arr
array([1, 7, 3])

这就是元组和列表的一个区别，列表是可变的，可以修改，而元组则不可修改。总之，回答你的问题：想要修改单个元素其实很简单，只要你的获取函数返回的是对象本身。

至于你第二个例子中的更复杂的性能，似乎没有简单的方法可以实现。我觉得你可以通过让你的 SomeClass.array 属性成为一个自定义类来实现这个功能，这个类要么是 ndarray 的子类，要么是它的一个实例的包装。不管哪种方式，都需要做不少的工作。