关于python:比较两个numpy数组的相等性,逐个元素

Comparing two numpy arrays for equality, element-wise

比较两个numpy数组是否相等的最简单方法是什么(其中equality定义为:a=b iff,对于所有索引i:A[i] == B[i])?

简单地使用==给了我一个布尔数组:

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 >>> numpy.array([1,1,1]) == numpy.array([1,1,1])

array([ True,  True,  True], dtype=bool)

我是否必须用and这个数组的元素来确定数组是否相等,或者是否有更简单的比较方法?


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(A==B).all()

测试数组(a==b)的所有值是否为真。

编辑(来自dbaupp的回答和yoavram的评论)

应注意:

  • 在特定情况下,此解决方案可能有一种奇怪的行为:如果AB为空,而另一个包含单个元素,则返回True。出于某种原因,比较A==B返回一个空数组,因此all运算符返回True
  • 另一个风险是,如果AB的形状不相同且不可广播,那么这种方法会产生错误。

总之,我认为我提出的解决方案是标准的,但是如果你对AB的形状有疑问,或者只是想安全:使用一种专门的功能:

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np.array_equal(A,B)  # test if same shape, same elements values
np.array_equiv(A,B)  # test if broadcastable shape, same elements values
np.allclose(A,B,...) # test if same shape, elements have close enough values


(A==B).all()解决方案非常简洁,但有一些内置功能可用于此任务。即array_equalallclosearray_equiv

(不过,一些对timeit的快速测试似乎表明,(A==B).all()方法是最快的,这有点奇怪,因为它必须分配一个全新的数组。)


让我们用下面的代码来度量性能。

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import numpy as np
import time

exec_time0 = []
exec_time1 = []
exec_time2 = []

sizeOfArray = 5000
numOfIterations = 200

for i in xrange(numOfIterations):

    A = np.random.randint(0,255,(sizeOfArray,sizeOfArray))
    B = np.random.randint(0,255,(sizeOfArray,sizeOfArray))

    a = time.clock()
    res = (A==B).all()
    b = time.clock()
    exec_time0.append( b - a )

    a = time.clock()
    res = np.array_equal(A,B)
    b = time.clock()
    exec_time1.append( b - a )

    a = time.clock()
    res = np.array_equiv(A,B)
    b = time.clock()
    exec_time2.append( b - a )

print 'Method: (A==B).all(),       ', np.mean(exec_time0)
print 'Method: np.array_equal(A,B),', np.mean(exec_time1)
print 'Method: np.array_equiv(A,B),', np.mean(exec_time2)

产量

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Method: (A==B).all(),        0.03031857
Method: np.array_equal(A,B), 0.030025185
Method: np.array_equiv(A,B), 0.030141515

根据上面的结果,numpy方法似乎比==运算符和all()方法的组合更快,通过比较numpy方法,最快的方法似乎是numpy.array_equal方法。


如果要检查两个数组是否具有相同的shapeelements,则应使用np.array_equal,因为这是文档中建议的方法。

Performance-wise don't expect that any equality check will beat another, as there is not much room to optimize comparing two elements. Just for the sake, i still did some tests.

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import numpy as np
import timeit

A = np.zeros((300, 300, 3))
B = np.zeros((300, 300, 3))
C = np.ones((300, 300, 3))

timeit.timeit(stmt='(A==B).all()', setup='from __main__ import A, B', number=10**5)
timeit.timeit(stmt='np.array_equal(A, B)', setup='from __main__ import A, B, np', number=10**5)
timeit.timeit(stmt='np.array_equiv(A, B)', setup='from __main__ import A, B, np', number=10**5)
> 51.5094
> 52.555
> 52.761

差不多,没必要谈论速度。

(A==B).all()的行为与以下代码片段非常相似:

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x = [1,2,3]
y = [1,2,3]
print all([x[i]==y[i] for i in range(len(x))])
> True