Python：Numpy切片深入分解[关闭]

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改善这个问题

我在conway的生活游戏克隆中找到了以下代码。我不明白下面的代码是如何运行的。有人可以深入解释代码的执行方式吗？

def iterate(Z):
    # find number of neighbors that each square has
    N = np.zeros(Z.shape)
    N[1:, 1:] += Z[:-1, :-1]
    N[1:, :-1] += Z[:-1, 1:]
    N[:-1, 1:] += Z[1:, :-1]
    N[:-1, :-1] += Z[1:, 1:]
    N[:-1, :] += Z[1:, :]
    N[1:, :] += Z[:-1, :]
    N[:, :-1] += Z[:, 1:]
    N[:, 1:] += Z[:, :-1]
    # a live cell is killed if it has fewer than 2 or more than 3 neighbours.
    part1 = ((Z == 1) & (N < 4) & (N > 1))
    # a new cell forms if a square has exactly three members
    part2 = ((Z == 0) & (N == 3))
    return (part1 | part2).astype(int)

Answer 1

print(N)在所有行之后添加一行N+=，然后尝试各种Z数组。

例如

定义一个小的z，中间有一个1s的块：

In [29]: z = np.zeros((10,10),int)
In [31]: z[4:6,4:6]=1
In [34]: z[4:8,5]=1

In [35]: z
Out[35]: 
array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

传递给函数：

In [36]: iterate(z)
[[ 0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  1.  2.  2.  1.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  2.  3.  3.  2.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  2.  4.  4.  3.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  1.  4.  3.  3.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  2.  1.  2.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  1.  1.  1.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]]

N 已经计算出邻居的数量为1。自己检查一下计数。

Out[36]: 
array([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

尝试各种图案，重复进行迭代，然后观察图案变化。有些人死了，有些人以命令的方式移动，有些“眨眼”等。

在像这样的行中：

N[1:, 1:] += Z[:-1, :-1]

RHS是左上方（此处为9x9）；LHS是右下角，同样是9x9。有8个N+=表达式，计算8个邻居（在3x3块中减去中心）。使用此偏移量切片，它可以Z一次对所有点进行计数。

首先，1行数组可能更容易可视化

In [47]: z = np.zeros((1,10),int)
In [49]: z[0,4:7]=1
In [50]: z
Out[50]: array([[0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0]])
In [51]: iterate(z)
[[ 0.  0.  0.  1.  1.  2.  1.  1.  0.  0.]]
Out[51]: array([[0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0]])

我认为，如果所有边缘值z均为0，效果最好。

此数组创建glider在https://en.wikipedia.org/wiki/Glider_(Conway%27s_Life）上进行动画处理的

In [64]: z = np.zeros((10,10),int)
In [65]: z[1,2]=1;z[2,3]=1;z[3,1:4]=1