将零的行和列插入 python 中的稀疏数组

Question

我有 50 个相对较大的稀疏数组（采用 scipy.csr_array 格式，但可以更改），我想在某些位置插入零行和零列。密集格式的示例如下所示：

A = np.asarray([[1,2,1],[2,4,5],[2,1,6]])
# A = array([[1,2,1],
#            [2,4,5],
#            [2,1,6]])
indices = np.asarray([-1, -1, 2, -1, 4, -1, -1, 7, -1])

# indices =  array([-1, -1, 2, -1, 4, -1, -1, 7, -1])
#insert rows and colums of zeros where indices[i] == -1 to get B

B = np.asarray([[0,0,0,0,0,0,0,0,0],
                [0,0,0,0,0,0,0,0,0],
                [0,0,1,0,2,0,0,1,0],
                [0,0,0,0,0,0,0,0,0],
                [0,0,2,0,4,0,0,5,0],
                [0,0,0,0,0,0,0,0,0],
                [0,0,0,0,0,0,0,0,0],
                [0,0,2,0,1,0,0,6,0],
                [0,0,0,0,0,0,0,0,0]])

A 是形状为 (~2000, ~2000) 的稀疏数组，具有 ~20000 个非零条目，indices 的形状为 (4096, )。我可以想象以密集格式进行操作，但我想我对数据和索引的存储方式知之甚少，无法找到一种快速有效地对稀疏数组进行此类操作的方法。

大家有什么想法或建议吗？

谢谢。

Answer 1

您可以尝试将 non-zero 值存储在一个列表中，并将它们各自的索引存储在另一个列表中：

data_list = [[], [], [1, 2, 1], [], [2, 4, 5], [], [], [2, 1, 6], []]
index_list = [[], [], [2, 4, 7], [], [2, 4, 7], [], [], [2, 4, 7], []]

这两个列表只需要存储每个非零值的数量，而不是一个包含 4,000,000 个值的列表。

如果你想获取位置(4, 7)的值：

def find_value(row, col):
    # Check to see if the given column is in our index list
    if col not in index_list[row]:
        return 0
    
    # Otherwise return the number in the data list
    myNum = data_list[row][index_list[row].index(col)]
    return myNum
    
find_value(4, 7)

output: 5

希望对您有所帮助！

Answer 2

我可能会通过将数据和关联的索引传递到 COO 矩阵构造函数来做到这一点：

import numpy as np
from scipy.sparse import coo_matrix

A = np.asarray([[1,2,1],[2,4,5],[2,1,6]])
indices = np.asarray([-1, -1, 2, -1, 4, -1, -1, 7, -1])

idx = indices[indices >= 0]
col, row = np.meshgrid(idx, idx)

mat = coo_matrix((A.ravel(), (row.ravel(), col.ravel())),
                 shape=(len(indices), len(indices)))
print(mat)
#   (2, 2)  1
#   (2, 4)  2
#   (2, 7)  1
#   (4, 2)  2
#   (4, 4)  4
#   (4, 7)  5
#   (7, 2)  2
#   (7, 4)  1
#   (7, 7)  6

print(mat.todense())
# [[0 0 0 0 0 0 0 0 0]
#  [0 0 0 0 0 0 0 0 0]
#  [0 0 1 0 2 0 0 1 0]
#  [0 0 0 0 0 0 0 0 0]
#  [0 0 2 0 4 0 0 5 0]
#  [0 0 0 0 0 0 0 0 0]
#  [0 0 0 0 0 0 0 0 0]
#  [0 0 2 0 1 0 0 6 0]
#  [0 0 0 0 0 0 0 0 0]]

将零的行和列插入 python 中的稀疏数组

inserting rows and columns of zeros to a sparse array in python

python

numpy

scipy

sparse-matrix

jax