Python: Verwenden Sie Ihre eigene Klasse für Numpy Ndarray

Sie können auf https://numpy.org/doc/stable/user/basics.subclassing.html#module-numpy.doc.subclassing (offiziell) verweisen.

Unten finden Sie ein einfaches Implementierungsbeispiel.

class Element:
    def __init__(self, r, c):
        self.r = r
        self.c = c
        
    def __repr__(self):
        return f'Element({self.r},{self.c})'

Angenommen, Sie möchten das Element (r, c) in der Zeile r und der Spalte c der obigen selbst erstellten Klasse als Element eines 2D-ndarrays verwenden.

Erstellen Sie die MyNdarray-Klasse, indem Sie np.ndarray wie folgt erben.

import numpy as np

class MyNdarray(np.ndarray):
    def __new__(cls, dimension):
        shape = (dimension, dimension)
        return super().__new__(cls, shape, dtype=Element)

    def __init__(self, dimension):
        for r in range(dimension):
            for c in range(dimension):
                self[r, c] = Element(r, c)

Erstellen Sie eine numpy ndarray-Instanz mit der Form (dimension * dimension) mit __new__ und führen Sie die erste Operation (Konstruktor) mit __init__ aus.

a = MyNdarray(3)
>> MyNdarray([[Element(0,0), Element(0,1), Element(0,2)],
           [Element(1,0), Element(1,1), Element(1,2)],
           [Element(2,0), Element(2,1), Element(2,2)]], dtype=object)
a[0, 0]
>> Element(0,0)

Es wäre schön, die Slicing-Operation und die Translokationsfunktion von ndarray so nutzen zu können, wie sie sind.

a[:, 0:2]
>> MyNdarray([[Element(0,0), Element(0,1)],
           [Element(1,0), Element(1,1)],
           [Element(2,0), Element(2,1)]], dtype=object)
a.T
>> MyNdarray([[Element(0,0), Element(1,0), Element(2,0)],
           [Element(0,1), Element(1,1), Element(2,1)],
           [Element(0,2), Element(1,2), Element(2,2)]], dtype=object)

Wenn Sie der Klasse "MyNdarray" ein Attribut hinzufügen möchten, verwenden Sie die Funktion "array_finalize".

import numpy as np

class MyNdarray(np.ndarray):
    def __new__(cls, dimension):
        shape = (dimension, dimension)
        obj = super().__new__(cls, shape, dtype=Element)
        obj.dimension = dimension
        return obj
    
    def __init__(self, dimension):
        for r in range(dimension):
            for c in range(dimension):
                self[r, c] = Element(r, c)
                
    def __array_finalize__(self, obj):
        if obj is None:
            return
        self.dimension = getattr(obj, 'dimension', None)

a = MyNdarray(3)
a.dimension
>>> 3