如何在多个1d numpy数组中的元素之间采用模式

Question

我能够按以下方式逐元素计算多个列表/数组的总和

sum([np.array([1,2,3,4,5]), np.array([1,2,3,4,5])]) = array([ 2,  4,  6,  8, 10])

我想对阵列中每个元素的模式执行类似的操作，并获得预期的结果：

mode([np.array([1,2,3,4,5]), np.array([1,2,3,4,5])]) = array([ 1, 2, 3, 4, 5]）

在没有单一模式的情况下，我想随机选择其中一个数组中的元素作为输出，如下所示：

mode([np.array([0,2,3,4,0]), np.array([1,2,9,4,5])]) = array([ 1, 2, 9, 4, 0]）

最后，我希望能够跨任意数量的等长数组执行此操作

注意：我尝试使用统计库模式，但出现以下错误：

>>> mode([np.array([1,2,3,4,5]), np.array([1,2,3,4,5])])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/anaconda3/lib/python3.7/statistics.py", line 501, in mode
    table = _counts(data)
  File "/anaconda3/lib/python3.7/statistics.py", line 252, in _counts
    table = collections.Counter(iter(data)).most_common()
  File "/anaconda3/lib/python3.7/collections/__init__.py", line 566, in __init__
    self.update(*args, **kwds)
  File "/anaconda3/lib/python3.7/collections/__init__.py", line 653, in update
    _count_elements(self, iterable)
TypeError: unhashable type: 'numpy.ndarray'

当只使用一个列表时，它也会抛出一个错误

因此，我正在寻找实现这一目标的方法

一个关键要求是，阵列元素中模式的输出向量必须与每个向量的长度相同（我将把它输入混淆矩阵，以便与参考向量进行比较）

Answer 1

举两个例子：

In [358]: alist = [np.array([1,2,3,4,5]), np.array([1,2,3,4,5])]                        
In [359]: alist1 = [np.array([0,2,3,4,0]), np.array([1,2,9,4,5])]                       

两个来源：

In [360]: import statistics                                                             
In [361]: from scipy import stats                                                       

使用zip(*alist)我们可以采用相应的“对”模式：

In [362]: [statistics.mode(foo) for foo in zip(*alist)]                                 
Out[362]: [1, 2, 3, 4, 5]
In [363]: [statistics.mode(foo) for foo in zip(*alist1)]                                
....
StatisticsError: no unique mode; found 2 equally common values

mode文档警告此错误

scipy版本将列表转换为二维数组；哪个

In [365]: stats.mode(alist,axis=0)                                                      
Out[365]: ModeResult(mode=array([[1, 2, 3, 4, 5]]), count=array([[2, 2, 2, 2, 2]]))
In [366]: stats.mode(alist1,axis=0)                                                     
Out[366]: ModeResult(mode=array([[0, 2, 3, 4, 0]]), count=array([[1, 2, 1, 2, 1]]))
In [367]: np.array(alist1)                                                              
Out[367]: 
array([[0, 2, 3, 4, 0],
       [1, 2, 9, 4, 5]])

stats.mode代码是Python，因此可以对其进行研究。对于这样的轴选择，它显然会在列上迭代，在每个列上采用1d模式。因此，速度将与列表理解情况相当。但是StatsError案件的处理是不同的

但我们可以使用一点实用功能来处理错误情况：

In [375]: def myfn(foo): 
     ...:     try: 
     ...:         return statistics.mode(foo) 
     ...:     except statistics.StatisticsError: 
     ...:         return None # or a random value 
     ...:                                                                               
In [376]: [myfn(foo) for foo in zip(*alist)]                                            
Out[376]: [1, 2, 3, 4, 5]
In [377]: [myfn(foo) for foo in zip(*alist1)]                                           
Out[377]: [None, 2, None, 4, None]

列表理解时间是有利的：

In [378]: timeit [myfn(foo) for foo in zip(*alist1)]                                    
73.6 µs ± 278 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)
In [379]: timeit stats.mode(alist1,axis=0)                                              
384 µs ± 1.09 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

Answer 2

您可以使用scipy.stats.mode找到模式。您还可以将多个numpy数组连接到单个数组中，然后将其馈送到模式

import numpy as np
import scipy.stats

arrays = [np.array([0,2,3,4,0]), np.array([1,2,9,4,5])]

result = scipy.stats.mode(np.concatenate(arrays))
# ModeResult(mode=array([0]), count=array([2]))

result.mode
# array([0])

scipy.stats.mode的返回值是一个名为ModeResult的双元组，它包括模式和值出现的次数

要查找每列的模式，可以将阵列堆叠到二维阵列中，然后沿第一个轴查找模式

arrays = [
    np.array([0, 2, 3, 4, 0]), 
    np.array([1, 2, 9, 4, 5]), 
    np.array([0, 9, 9, 4, 1])]
result = scipy.stats.mode(np.stack(arrays), axis=0)
result.mode
# array([[0, 2, 9, 4, 0]])