Comment les tableaux NumPy peuvent-ils être efficacement justifiés (décalés) ?

Justification des tableaux NumPy

Problème :

L'optimisation du code pour déplacer le contenu dans une matrice est recherchée pour une utilisation dans une démo de jeu 2048. Plus précisément, des fonctions sont nécessaires pour déplacer les valeurs non nulles de la matrice vers la gauche, la droite, le haut ou le bas.

Solution utilisant NumPy :

Le code fourni propose une approche vectorisée inspirée de un autre article :

def justify(a, invalid_val=0, axis=1, side='left'):
    """
    Justifies a 2D array

    Parameters
    ----------
    A : ndarray
        Input array to be justified
    axis : int
        Axis along which justification is to be made
    side : str
        Direction of justification. It could be 'left', 'right', 'up', 'down'
        It should be 'left' or 'right' for axis=1 and 'up' or 'down' for axis=0.

    """

    if invalid_val is np.nan:
        mask = ~np.isnan(a)
    else:
        mask = a!=invalid_val
    justified_mask = np.sort(mask,axis=axis)
    if (side=='up') | (side=='left'):
        justified_mask = np.flip(justified_mask,axis=axis)
    out = np.full(a.shape, invalid_val) 
    if axis==1:
        out[justified_mask] = a[mask]
    else:
        out.T[justified_mask.T] = a.T[mask.T]
    return out

Exemples d'exécution :

In [473]: a # input array
Out[473]: 
array([[1, 0, 2, 0],
       [3, 0, 4, 0],
       [5, 0, 6, 0],
       [6, 7, 0, 8]])

In [474]: justify(a, axis=0, side='up')
Out[474]: 
array([[1, 7, 2, 8],
       [3, 0, 4, 0],
       [5, 0, 6, 0],
       [6, 0, 0, 0]])

In [475]: justify(a, axis=0, side='down')
Out[475]: 
array([[1, 0, 0, 0],
       [3, 0, 2, 0],
       [5, 0, 4, 0],
       [6, 7, 6, 8]])

In [476]: justify(a, axis=1, side='left')
Out[476]: 
array([[1, 2, 0, 0],
       [3, 4, 0, 0],
       [5, 6, 0, 0],
       [6, 7, 8, 0]])

In [477]: justify(a, axis=1, side='right')
Out[477]: 
array([[0, 0, 1, 2],
       [0, 0, 3, 4],
       [0, 0, 5, 6],
       [0, 6, 7, 8]])

Cas générique (ndarray):

Pour un tableau générique à n dimensions, le code peut être modifié comme suit :

def justify_nd(a, invalid_val, axis, side):    
    """
    Justify ndarray for the valid elements (that are not invalid_val).

    Parameters
    ----------
    A : ndarray
        Input array to be justified
    invalid_val : scalar
        invalid value
    axis : int
        Axis along which justification is to be made
    side : str
        Direction of justification. Must be 'front' or 'end'.
        So, with 'front', valid elements are pushed to the front and
        with 'end' valid elements are pushed to the end along specified axis.
    """
    
    pushax = lambda a: np.moveaxis(a, axis, -1)
    if invalid_val is np.nan:
        mask = ~np.isnan(a)
    else:
        mask = a!=invalid_val
    justified_mask = np.sort(mask,axis=axis)
    
    if side=='front':
        justified_mask = np.flip(justified_mask,axis=axis)
            
    out = np.full(a.shape, invalid_val)
    if (axis==-1) or (axis==a.ndim-1):
        out[justified_mask] = a[mask]
    else:
        pushax(out)[pushax(justified_mask)] = pushax(a)[pushax(mask)]
    return out

Exemples d'exécution (ndarray) :

In [87]: a
Out[87]: 
array([[[54, 57,  0, 77],
        [77,  0,  0, 31],
        [46,  0,  0, 98],
        [98, 22, 68, 75]],

       [[49,  0,  0, 98],
        [ 0, 47,  0, 87],
        [82, 19,  0, 90],
        [79, 89, 57, 74]],

       [[ 0,  0,  0,  0],
        [29,  0,  0, 49],
        [42, 75,  0, 67],
        [42, 41, 84, 33]],

       [[ 0,  0,  0, 38],
        [44, 10,  0,  0],
        [63,  0,  0,  0],
        [89, 14,  0,  0]]])

Vers 'devant', le long de l'axe =0 :

In [88]: justify_nd(a, invalid_val=0, axis=0, side='front')
Out[88]: 
array([[[54, 57,  0, 77],
        [77, 47,  0, 31],
        [46, 19,  0, 98],
        [98, 22, 68, 75]],

       [[49,  0,  0, 98],
        [29, 10,  0, 87],
        [82, 75,  0, 90],
        [79, 89, 57, 74]],

       [[ 0,  0,  0, 38],
        [44,  0,  0, 49],
        [42,  0,  0, 67],
        [42, 41, 84, 33]],

       [[ 0,  0,  0,  0],
        [ 0,  0,  0,  0],
        [63,  0,  0,  0],
        [89, 14,  0,  0]]])

Le long de l'axe=1 :

In [89]: justify_nd(a, invalid_val=0, axis=1, side='front')
Out[89]: 
array([[[54, 57, 68, 77],
        [77, 22,  0, 31],
        [46,  0,  0, 98],
        [98,  0,  0, 75]],

       [[49, 47, 57, 98],
        [82, 19,  0, 87],
        [79, 89,  0, 90],
        [ 0,  0,  0, 74]],

       [[29, 75, 84, 49],
        [42, 41,  0, 67],
        [42,  0,  0, 33],
        [ 0,  0,  0,  0]],

       [[44, 10,  0, 38],
        [63, 14,  0,  0],
        [89,  0,  0,  0],
        [ 0,  0,  0,  0]]])

Le long de l'axe=2 :

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!