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Python如何替换NumPy数组中大于某个值的所有元素

发布时间:2020-07-18 09:46:03 来源:亿速云 阅读:715 作者:小猪 栏目:开发技术

这篇文章主要讲解了Python如何替换NumPy数组中大于某个值的所有元素,内容清晰明了,对此有兴趣的小伙伴可以学习一下,相信大家阅读完之后会有帮助。

我有一个2D(二维) NumPy数组,并希望用255.0替换大于或等于阈值T的所有值。据我所知,最基础的方法是:

shape = arr.shape
result = np.zeros(shape)
for x in range(0, shape[0]):
 for y in range(0, shape[1]):
 if arr[x, y] >= T:
 result[x, y] = 255

有更简洁和pythonic的方式来做到这一点吗?

有没有更快(可能不那么简洁和/或不那么pythonic)的方式来做到这一点?

这将成为人体头部MRI扫描窗口/等级调整子程序的一部分,2D numpy数组是图像像素数据。

Python如何替换NumPy数组中大于某个值的所有元素

最佳解决思路

我认为最快和最简洁的方法是使用Numpy的内置索引。如果您有名为arr的ndarray,则可以按如下所示将所有元素>255替换为值x:

arr[arr > 255] = x

我用500 x 500的随机矩阵在我的机器上运行了这个函数,用5替换了所有> 0.5的值,平均耗时7.59ms。

In [1]: import numpy as np
In [2]: A = np.random.rand(500, 500)
In [3]: timeit A[A > 0.5] = 5
100 loops, best of 3: 7.59 ms per loop

次佳解决思路

因为实际上需要一个不同的数组,arr,其中arr < 255,可以简单地完成:

result = np.minimum(arr, 255)

更一般地,对于下限和/或上限:

result = np.clip(arr, 0, 255)

如果只是想访问超过255的值,np.clip和np.minimum(或者np.maximum)对你的情况更好更快。

In [292]: timeit np.minimum(a, 255)
100000 loops, best of 3: 19.6 &micro;s per loop
 
In [293]: %%timeit
 .....: c = np.copy(a)
 .....: c[a>255] = 255
 .....: 
10000 loops, best of 3: 86.6 &micro;s per loop

如果要执行in-place(即修改arr而不是创建result),则可以使用np.minimum的out参数:

np.minimum(arr, 255, out=arr)

或者

np.clip(arr, 0, 255, arr)

(out=名称是可选的,因为参数的顺序与函数的定义相同。)

对于in-place修改,布尔索引加速了很多(不必分别修改和拷贝),但仍然不如minimum:

In [328]: %%timeit
 .....: a = np.random.randint(0, 300, (100,100))
 .....: np.minimum(a, 255, a)
 .....: 
100000 loops, best of 3: 303 &micro;s per loop
 
In [329]: %%timeit
 .....: a = np.random.randint(0, 300, (100,100))
 .....: a[a>255] = 255
 .....: 
100000 loops, best of 3: 356 &micro;s per loop

比较来看,如果你想限制你的最大值和最小值,没有clip将不得不像下面这样做两次

np.minimum(a, 255, a)
np.maximum(a, 0, a)

要么,

a[a>255] = 255
a[a<0] = 0

第三种解决思路

可以通过使用where功能来达到最快的速度:

例如,在numpy数组中查找大于0.2的项目,并用0代替它们:

import numpy as np
nums = np.random.rand(4,3)
print np.where(nums > 0.2, 0, nums)

第四种思路

可以考虑使用numpy.putmask:

np.putmask(arr, arr>=T, 255.0)

下面是与Numpy内置索引的性能比较:

In [1]: import numpy as np
In [2]: A = np.random.rand(500, 500)
 
In [3]: timeit np.putmask(A, A>0.5, 5)
1000 loops, best of 3: 1.34 ms per loop
 
In [4]: timeit A[A > 0.5] = 5
1000 loops, best of 3: 1.82 ms per loop

看完上述内容,是不是对Python如何替换NumPy数组中大于某个值的所有元素有进一步的了解,如果还想学习更多内容,欢迎关注亿速云行业资讯频道。

向AI问一下细节

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