Python - 多维数组

Question

Python本身并不支持多维数组，也就是说，它没有内置的功能来处理像11维这样的复杂数组。我需要开发一个11维数组，并且还要写一套函数来对这个数组进行操作（主要是线性代数和向量运算）。不过，不允许使用任何外部库。我有一段C语言的代码，想把它移植到Python上：

typedef vec3_t float[3];
vec3_t Array[dim0][dim1][dim2][dim3][dim4][dim5][dim6][dim7][dim8][dim9][dim10];
Array[0][0][0][0][0][0][0][0][0][0][1] = {1.0, 0.0, 0.0};

那么，如何在Python中有效地实现这个功能（同时保持良好的可读性）呢？

附注：最多支持Python 2.5版本。

Answer 1

另一种方法是创建一个一维数组，然后使用需要11个索引参数的函数来读写这个数组。你需要根据每个维度的最大值来计算数组中的位置，这样就能找到你想要的元素。虽然这些获取和设置的函数看起来可能不太好（因为要用到11个索引），但一旦你写好了，获取和设置数组索引的方式就会和C语言中差不多干净利落。我不太确定这种方法的性能和嵌套列表相比如何，但我猜应该会更好。

这个基本概念可以用二维数组来展示：

def readArray2(arr,i1,i2,dim2):
    index = i1 * dim2 + i2
    return arr[index]

不过，维度越多，事情就越复杂：

def readArray3(arr,i1,i2,i3,dim2,dim3):
    index = i1 * dim2 * dim3 + i2 * dim3 + i3
    return arr[index]

对于更大的数组也是如此。你可以把这个方法推广到可变数量的维度。我可能会把索引和维度放到列表中，然后逐个处理它们。

Answer 2

我在这里写了一个 Matrix 类：

Python中的多维数组

你可以这样使用它：

m = Matrix(4,5,2,6)
m[2,3,1,3] = 'x'
m[2,3,1,3] // -> 'x'

Answer 3

由于有很多维度，而且不允许导入任何库，我的基本选择是使用一个由元组索引的字典。这样，你就可以用很简单的语法来进行基本的索引：

Array = dict()
Array[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1] = [1.0, 0.0, 0.0]

你可能想把它放在一个类里面，这样可以增加一些简单索引以外的功能。不过，由于我不知道你想要的具体功能是什么（比如初始化/默认值？切片？迭代？等等），所以很难猜测。如果你能准确说明你想用这个“多维数组”做什么，我就能很容易地给你展示最合适的代码！