在Python中识别列表中的峰值气Elevation

Question

我需要定义一个函数，用来识别海拔数据中的峰值。峰值的定义是：一个值比它周围的8个值都要高（上面三个，左右各一个，下面三个）。

不允许导入任何库。

在下面的数据中：87是一个峰值，因为它比54、82、72、49、69、62、71、61都要高。

data = [ [20, 54, 50, 64, 60, 63, 60, 48, 20, 20],
     [20, 56, 72, 76, 72, 52, 62, 53, 20, 20],
     [20, 52, 62, 81, 67, 48, 67, 52, 23, 20],
     [20, 54, 54, 82, 72, 42, 64, 50, 22, 20],
     [20, 53, 49, 87, 69, 47, 48, 49, 21, 20],
     [20, 20, 62, 71, 61, 36, 28, 31, 22, 20],
     [20, 20, 20, 20, 20, 22, 21, 28, 24, 20],
     [20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20],
     [20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20],
     [20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20]
   ]

我有个大概的想法怎么做，但不太确定怎么写代码。

def peaks(list1):
    for item in list1:
        # if item > (item[row][column-1] and item[row][column+1] and item[row-1][column-1] and \
        # item[row-1][column] and item[row-1][column+1] and item[row+1][column-1] and item[row+1][column] and item[row+1][column+1]):

我该如何把那段注释的内容转换成正确的Python代码呢？

编辑：好吧，为什么这个不工作？列表coords似乎被覆盖了，我搞不清楚为什么。

返回的结果应该是：[(2, 6), (4, 3)]

def peaks(list1):
    for row in range(len(list1)):
        for column in range (len(list1[row])):
            if row != 0 and row != len(list1)-1 \
               and column != 0 and column != len(list1[row])-1:
                coords = []
                if max(list1[row-1][column-1:column+2] + \
                       [list1[row][column-1]] + [list1[row][column+1]] + \
                       list1[row+1][column-1:column+2]) < list1[row][column]:
                    coords.append((row, column))
                return coords

Answer 1

因为这看起来像是作业，所以我会给出两个提示，而不是提供完整的解决方案：

1. 写两个嵌套的循环，一个用来处理行，另一个用来处理列（要仔细考虑循环的边界应该是什么）。
2. 要检查 a 是否大于 b 和 c，可以写 a > b and a > c。

Answer 2

你可以使用一些Python特有的写法，让这段代码更容易理解。我们可以把问题分成几个部分：

1. 给定一个矩阵，返回所有的核心（非边界）索引；
2. 给定一个在矩阵核心内的坐标，返回一个包含它邻居坐标的列表；
3. 给定一对坐标和一个矩阵，检查这个坐标是否是一个峰值。

第一步可以这样实现：

def core_indexes(matrix):
    row = matrix[0]

    lines = len(matrix)
    columns = len(row)

    for i in range(1, lines - 1):
        for j in range(1, columns - 1):
            yield i, j

注意，这个方法没有返回值，而是用yield来生成值。使用yield的函数或方法是Python中写生成器的方式，也就是说，每次调用这个特殊的函数时，它会返回一个序列中的下一个值。

第二步更简单，我们可以用同样的技巧。

def neighbor_indexes(i, j):
    for r in range(i - 1, i + 2):
        for c in range(j - 1, j + 2):
            if (i, j) != (r, c):
                yield r, c

接下来（第三步），我们需要检查给定的位置是否是一个峰值。一个值只有在它大于所有邻居的最大值时，才算是峰值。我们来写这个：

def is_peak(i, j, matrix):
    max_neighbor = max([matrix[i][j] for i, j in neighbor_indexes(i, j)])
    return matrix[i][j] > max_neighbor

注意下面的语句：

[matrix[i][j] for i, j in neighbor_indexes(i, j)]

这叫做列表推导式。它的意思是“为每一对由邻居索引函数返回的i, j，构建一个包含matrix[i,j]的列表”。这是一种很Python风格的写法。

现在，是时候用这些函数来扫描矩阵了。可以这样做：

for i, j in core_indexes(data):
    if is_peak(i, j, data):
        print("%d at [%d, %d] is a peak" % (data[i][j], i, j))

它会打印：

67 at [2, 6] is a peak
87 at [4, 3] is a peak

注意我们的索引是从零开始的。

Answer 3

这是一个解决方案。我没有考虑边界上的值，因为你明确说过，最大值应该大于它周围的“八个”邻居。

for idxR in range(len(data)):
    for idxC in range(len(data[idxR])):
        if idxR != 0 and idxR != len(data)-1 \
        and idxC != 0 and idxC != len(data[idxR])-1:
        if max(data[idxR-1][idxC-1:idxC+2] + 
               [data[idxR][idxC-1]] + [data[idxR][idxC+1]] + \
               data[idxR+1][idxC-1:idxC+2]) < data[idxR][idxC]:
            print '%d is a maximum' % data[idxR][idxC]

好的。这是根据你的评论更新的版本，你提到希望能得到坐标。你版本的问题在于，你在循环内部重置了coords的值，并且在遍历所有元素之前就返回了。coords应该在一开始就定义好，并在最后返回。

def peaks(list1):
    coords = []
        for row in range(len(list1)):
            for column in range (len(list1[row])):
                if row != 0 and row != len(list1)-1 \
                and column != 0 and column != len(list1[row])-1:
                    if max(list1[row-1][column-1:column+2] + \
                    [list1[row][column-1]] + [list1[row][column+1]] + \
                    list1[row+1][column-1:column+2]) < list1[row][column]:
                        coords.append((row, column))
        return coords