如何使用给定范围删除重复项并强制numpy数组中的元素是唯一的？

Question

在差异进化的情况下，在突变期间，最常使用的公式是

arr[a] = (arr[b] + M * (arr[c] - arr[d])) % arr.shape[1]

哪里 arr是一个由非负整数组成的二维数组，这样每行中的所有元素都是唯一的， a代表arr的每一行， M是0到2之间的变异常数 b，c和d是3个独特的随机数。

但是，在使用此公式时，我看到arr[a]具有基于arr[b]，arr[c]和arr[d]的值的重复值。我希望在arr[a]中只有唯一的数字。如何使用Numpy？

EG

arr[a] = [2, 8, 4, 9, 1, 6, 7, 3, 0, 5]
arr[b] = [3, 5, 1, 2, 9, 8, 0, 6, 7, 4]
arr[c] = [2, 3, 8, 4, 5, 1, 0, 6, 9, 7]
arr[d] = [6, 1, 9, 2, 7, 5, 8, 0, 3, 4]

在应用公式时，arr[a]成为[9, 7, 0, 4, 7, 4, 2, 2, 3, 7]。但我希望它在0和arr.shape[1]之间只有唯一的数字。如果M，arr [b]，arr [c]和arr [d]都被有意义地使用，我可以根据需要修改变异函数。

Answer 1

对于这个问题，这是一种相当不同的方法，但由于你似乎在使用排列，我不确定数值差异是否有意义。然而，您可以在排列方面看到问题，即向量的重新排序。除了两个向量之间的差异，您可以考虑从一个向量到另一个向量的置换，而不是添加两个向量，您可以考虑将置换应用于向量。如果你想要一个M参数，也许这可能是你应用排列的次数？ （假设这是一个非负整数）

以下是如何实现这一点的基本思路：

import numpy as np

# Finds the permutation that takes you from vector a to vector b.
# Returns a vector p such that a[p] = b.
def permutation_diff(a, b):
    p = np.zeros_like(a)
    p[a] = np.arange(len(p), dtype=p.dtype)
    return p[b]

# Applies permutation p to vector a, m times.
def permutation_apply(a, p, m=1):
    out = a.copy()
    for _ in range(m):
        out = out[p]
    return out

# Combination function
def combine(b, c, d, m):
    return permutation_apply(b, permutation_diff(d, c), m)

# Test
b = np.array([3, 5, 1, 2, 9, 8, 0, 6, 7, 4])
c = np.array([2, 3, 8, 4, 5, 1, 0, 6, 9, 7])
d = np.array([6, 1, 9, 2, 7, 5, 8, 0, 3, 4])
m = 1
a = combine(b, c, d, m)
print(a)
# [2 7 0 4 8 5 6 3 1 9]

由于您正在处理以矩阵排列的许多向量，因此您可能更喜欢上述函数的向量化版本。你可以用这样的东西（这里假设M是整个算法的固定参数，而不是每个人）：

import numpy as np

# Finds the permutations that takes you from vectors in a to vectors in b.
def permutation_diff_vec(a, b):
    p = np.zeros_like(a)
    i = np.arange(len(p))[:, np.newaxis]
    p[i, a] = np.arange(p.shape[-1], dtype=p.dtype)
    return p[i, b]

# Applies permutations in p to vectors a, m times.
def permutation_apply_vec(a, p, m=1):
    out = a.copy()
    i = np.arange(len(out))[:, np.newaxis]
    for _ in range(m):
        out = out[i, p]
    return out

# Combination function
def combine_vec(b, c, d, m):
    return permutation_apply_vec(b, permutation_diff_vec(d, c), m)

# Test
np.random.seed(100)
arr = np.array([[2, 8, 4, 9, 1, 6, 7, 3, 0, 5],
                [3, 5, 1, 2, 9, 8, 0, 6, 7, 4],
                [2, 3, 8, 4, 5, 1, 0, 6, 9, 7],
                [6, 1, 9, 2, 7, 5, 8, 0, 3, 4]])
n = len(arr)
b = arr[np.random.choice(n, size=n)]
c = arr[np.random.choice(n, size=n)]
d = arr[np.random.choice(n, size=n)]
m = 1
arr[:] = combine_vec(b, c, d, m)
print(arr)
# [[3 6 0 2 5 1 4 7 8 9]
#  [6 1 9 2 7 5 8 0 3 4]
#  [6 9 2 3 5 0 4 1 8 7]
#  [2 6 5 4 1 9 8 0 7 3]]

Answer 2

尝试这样做：

list(set(arr[a])) 

Answer 3

这是一个可以做的例子：

array = np.array([9, 7, 0, 4, 7, 4, 2, 2, 3, 7])
shape = array.shape[0]
array = list(set(array))
for i in range(shape):
    if i not in array:
        array.append(i)
array = np.array(array)

如果要填写索引的数字是重复的，那么逻辑就有点不同了。但这个想法是这样的。我希望我帮助过你。