python - Numpy 一维数组 - 查找相同数字的子序列的边界索引

Question

我有一个numpy.array由零和一组成，例如:

import numpy
a = numpy.array([0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1])

现在我需要获取每个序列中 1 的第一个和最后一个索引。如果我使用 where ，我可以获得数组中每个 1 的索引:

ones = numpy.where(a == 1)
# ones = (array([ 3,  4,  5,  6,  9, 10, 14, 15, 16, 17], dtype=int64),)

但我只想得到边界，这意味着:

# desired:
ones = (array([ 3,  6,  9, 10, 14, 17], dtype=int64),)

你能帮我一下，如何达到这个结果吗？谢谢

Answer 1

您可以使用按位运算符和np.where进行移位和比较来找到这些序列的开头和结尾获取相应的索引:

def first_and_last_seq(x, n):
    a = np.r_[n-1,x,n-1]
    a = a==n
    start = np.r_[False,~a[:-1] & a[1:]]
    end = np.r_[a[:-1] & ~a[1:], False]
    return np.where(start|end)[0]-1  

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检查建议的示例:

a = np.array([0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1])
first_and_last_seq(a, 1)
# array([ 3,  6,  9, 10, 14, 17])

或者使用以下数组:

a = np.array([5,5,5,6,2,3,5,5,5,2,3,5,5])
first_and_last_seq(a, 5)
# array([ 3,  6,  9, 10, 14, 17])

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更多详细信息:

检查 numpy 中连续值的简单方法是使用 bitwise operators比较数组的移位版本。请注意，~a[:-1] & a[1:] 正在执行此操作。第一项是数组切片直到最后一个元素，第二项是从第一个元素开始的切片。

请注意，a 是一个 bool 数组，给定 a = a==n。在上面的情况下，我们采用第一个移位 bool 数组的 NOT (因为我们想要一个 True ，所以值为 False。并且通过与下一个值进行按位 AND 运算，我们只有 True 下一个样本是 True 这样我们就设置为 True 仅序列开始的索引(即我们已匹配子序列[False, True])

现在相同的逻辑适用于end。通过对两个数组和 np.where 进行“或”运算，我们可以获得所有开始和结束索引。