Python如何替換NumPy數組中大于某個值的所有元素

這篇文章主要講解了Python如何替換NumPy數組中大于某個值的所有元素，內容清晰明了，對此有興趣的小伙伴可以學習一下，相信大家閱讀完之后會有幫助。

我有一個2D(二維) NumPy數組，并希望用255.0替換大于或等于閾值T的所有值。據我所知，最基礎的方法是：

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

有更簡潔和pythonic的方式來做到這一點嗎？

有沒有更快(可能不那么簡潔和/或不那么pythonic)的方式來做到這一點？

這將成為人體頭部MRI掃描窗口/等級調整子程序的一部分，2D numpy數組是圖像像素數據。

最佳解決思路

我認為最快和最簡潔的方法是使用Numpy的內置索引。如果您有名為arr的ndarray，則可以按如下所示將所有元素>255替換為值x：

arr[arr > 255] = x

我用500 x 500的隨機矩陣在我的機器上運行了這個函數，用5替換了所有> 0.5的值，平均耗時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

次佳解決思路

因為實際上需要一個不同的數組，arr，其中arr < 255，可以簡單地完成：

result = np.minimum(arr, 255)

更一般地，對于下限和/或上限：

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

如果只是想訪問超過255的值，np.clip和np.minimum(或者np.maximum)對你的情況更好更快。

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

如果要執行in-place(即修改arr而不是創建result)，則可以使用np.minimum的out參數：

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

或者

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

(out=名稱是可選的，因為參數的順序與函數的定義相同。)

對于in-place修改，布爾索引加速了很多(不必分別修改和拷貝)，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 µs per loop
 
In [329]: %%timeit
 .....: a = np.random.randint(0, 300, (100,100))
 .....: a[a>255] = 255
 .....: 
100000 loops, best of 3: 356 µs per loop

比較來看，如果你想限制你的最大值和最小值，沒有clip將不得不像下面這樣做兩次

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

要么，

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

第三種解決思路

可以通過使用where功能來達到最快的速度：

例如，在numpy數組中查找大于0.2的項目，并用0代替它們：

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

第四種思路

可以考慮使用numpy.putmask：

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

下面是與Numpy內置索引的性能比較：

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

看完上述內容，是不是對Python如何替換NumPy數組中大于某個值的所有元素有進一步的了解，如果還想學習更多內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道。