如何搜索数组列表

Question

考虑下面这个包含两个数组的列表：

from numpy import array

a = array([0, 1])
b = array([1, 0])

l = [a,b]

然后，正确找到 a 的索引会得到：

l.index(a)
>>> 0

而这对于 b 就不管用了：

l.index(b)
ValueError: The truth value of an array with more than one element is ambiguous. 
Use a.any() or a.all()

我觉得，调用列表的 .index 函数在处理 numpy 数组的列表时是行不通的。

有没有人能解释一下这个情况？到目前为止，我总是通过把数组转换成字符串来解决这个问题，这样做有点笨。有没有人知道更优雅、更快速的解决办法？

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Answer 1

这个错误是因为numpy在比较数组元素时的处理方式造成的，具体可以参考这个链接：链接。

我猜测，因为第一个元素是你要查找的实例，所以你能得到它的索引，但当你试图将第一个元素和第二个元素进行比较时，就会出现这个错误。

我觉得你可以用类似这样的方式：

[i for i, temp in enumerate(l) if (temp == b).all()]

来获取一个包含相等数组索引的列表，不过我对python不是很精通，可能还有更好的解决方案（这个方法似乎是有效的...）

Answer 2

其实，关键问题在于为什么 l.index[a] 能返回正确的值。因为 numpy 数组在处理相等性时有自己特别的方式：当你写 l[1] == b 时，它返回的是一个数组，而不是简单的真或假。这是因为它在比较每个单独的值。在这个例子中，它返回了 array([ True, True], dtype=bool)，这个结果不能直接转换成一个布尔值，所以就出现了错误。

实际上，Python 使用了一种丰富的比较方式，特别是 PyObject_RichCompareBool 来将你要找的值与列表中的每个元素进行比较。这意味着它首先会检查身份（a is b），然后再检查相等性（a == b）。所以对于第一个元素来说，因为 a is l[0] 是真的，所以返回的是索引 0。

但是对于其他任何元素，和第一个元素的身份比较都是假的，这样在进行相等性测试时就会出错。（感谢 Ashwini Chaudhary 在评论中的精彩解释）。

你可以通过测试一个新复制的数组来确认这一点，这个数组的元素和 l[0] 是一样的：

d = array([0,1])
l.index(d)

它会出现同样的错误，因为身份比较是假的，而相等性测试会引发错误。

这意味着你不能依赖任何使用比较的列表方法（比如 index、in、remove），而必须使用像 @orestiss 提出的自定义函数。或者，由于使用 numpy 数组的列表似乎很麻烦，你可以考虑将数组进行封装：

>>> class NArray(object):
    def __init__(self, arr):
        self.arr = arr
    def array(self):
        return self.arr
    def __eq__(self, other):
        if (other.arr is self.arr):
            return True
        return (self.arr == other.arr).all()
    def __ne__(self, other):
        return not (self == other)


>>> a = array([0, 1])
>>> b = array([1, 0])
>>> l = [ NArray(a), NArray(b) ]
>>> l.index(NArray(a))
0
>>> l.index(NArray(b))
1