在cython中使用numpy.array

Question

我想重寫cython格式的類，並將其另存爲demo.pyx。該類別的輸入參數可以是具有Nx2形狀的2D np.array， a=np.array([[0.2,-0.8],[3.7,0.02],..,[-0.92,-3.33]])或instance a=[0.1,2.7]的列表。

cimport numpy as np 
DTYPE = np.float64 
ctypedef np.float64_t DTYPE_t 
cdef class halo_positions(object): 
    cdef unsigned double *x 
    cdef unsigned double *y 
    def __init__(self, np.ndarray[np.float64_t,ndim=2,mode='c'] positions): 
     self.x = &positions[:,0] 
     self.y = &positions[:,1] 

我試圖寫入導致錯誤信息如下：

running build_ext 
cythoning demo.pyx to demo.c 

Error compiling Cython file: 
------------------------------------------------------------ 
... 
cimport numpy as np 
DTYPE = np.float64 
ctypedef np.float64_t DTYPE_t 
cdef class halo_positions(object): 
    cdef unsigned double *x 
     ^
------------------------------------------------------------ 

demo.pyx:5:9: Unrecognised type modifier combination 

Error compiling Cython file: 
------------------------------------------------------------ 
... 
cimport numpy as np 
DTYPE = np.float64 
ctypedef np.float64_t DTYPE_t 
cdef class halo_positions(object): 
    cdef unsigned double *x 
    cdef unsigned double *y 
     ^
------------------------------------------------------------ 

demo.pyx:6:9: Unrecognised type modifier combination 

Error compiling Cython file: 
------------------------------------------------------------ 
... 
ctypedef np.float64_t DTYPE_t 
cdef class halo_positions(object): 
    cdef unsigned double *x 
    cdef unsigned double *y 
    def __init__(self, np.ndarray[np.float64_t,ndim=2,mode='c'] positions): 
     self.x = &positions[:,0] 
       ^
------------------------------------------------------------ 

demo.pyx:8:17: Cannot take address of Python variable 

Error compiling Cython file: 
------------------------------------------------------------ 
... 
cdef class halo_positions(object): 
    cdef unsigned double *x 
    cdef unsigned double *y 
    def __init__(self, np.ndarray[np.float64_t,ndim=2,mode='c'] positions): 
     self.x = &positions[:,0] 
     self.y = &positions[:,1] 
       ^
------------------------------------------------------------ 

demo.pyx:9:17: Cannot take address of Python variable 

我知道有一個與我所使用的指針的方式有問題，但如果我想保持的x類型和y含糊不清，我需要用這個。我怎麼能讓我的class工作？

Answer 1

的答案，我在谷歌cython.group得到了完美的作品：

import cython 
cimport cython 

import numpy as np 
cimport numpy as np 

DTYPE = np.float64 
ctypedef np.float64_t DTYPE_t 

cdef class halo_positions(object): 

    cdef double [:] _x 
    property x: 
     def __get__(self): 
      return np.array(self._x) 
     def __set__(self, np.ndarray[DTYPE_t, ndim=1] x): 
      self._x = x 

    cdef double [:] _y 
    property y: 
     def __get__(self): 
      return np.array(self._y) 
     def __set__(self, np.ndarray[DTYPE_t, ndim=1] y): 
      self._y = y 

    def __init__(self, np.ndarray[DTYPE_t,ndim=2] positions): 
     self._x = positions[:,0] 
     self._y = positions[:,1] 

    def debug(self): 
     print self.x, self.y 

Answer 2

&運算符取對象的地址。你想分配self.x作爲地址positions[0]。所以它應該是self.x = &position[0]。這讀取設置自己的成員x稱爲位置的第0個元素的地址。你試圖做的是將x的地址設置爲某些東西。但你不能這樣做。 &只允許在方程的右邊。

Answer 3

用Cython不能numpy的數組轉換爲double *，您可以使用double[:]代替，例如：

cimport numpy as np 
cdef class halo_positions(object): 
    cdef double *x 
    cdef double *y 
    def __init__(self, double[:] positions): 
     self.x = &positions[0] 
     self.y = &positions[1] 

    def debug(self): 
     print self.x[0], self.y[0] 

但它是非常危險的：

a = np.array([1.0, 2.0, 3.0, 4.0]) 
hp = halo_positions(a) 
hp.debug() 
del a 
hp.debug() # x and y is wild pointer now. 

也許你應該保持一個參考positions在halo_positions類中。

Answer 4

您的代碼有幾個問題。首先，也是最容易解決的問題是，不存在「無符號雙精度」這樣的事情，所以您應該先刪除unsigned。

另外，&positions[:,0]不是獲取數組地址的正確語法，因爲:將返回一個Python對象。你需要做&positions[0,0]，它指向數組的最初元素。

需要指出的是，__init__只適用於Numpy數組，而不是列表，因爲您聲明您希望這樣做。您必須事先將任何列表轉換爲數組。另外請記住，您需要保留對通過指針使用的任何數組的主動引用，否則您將遇到麻煩的麻煩。

儘管如此，取決於您想要對代碼做什麼，在您的類中使用指針變量可能並不是最安全的選擇。

Answer 5

當你做positions[:,0]或positions[:,1]你正在Cython中創建一個新的1D和未聲明的緩衝區。這不是您可以從中獲取地址的元素。地址將對應於數組中的一個值，所以你應該這樣做：

cimport numpy as np 
DTYPE = np.float64 
ctypedef np.float64_t DTYPE_t 
cdef class halo_positions(object): 
    cdef double *x 
    cdef double *y 
    def __init__(self, np.ndarray[np.float64_t, ndim=2, mode='c'] positions): 
     cdef np.ndarray[np.float64_t, ndim=1] buffx, buffy 
     buffx = positions[:,0].copy() 
     buffy = positions[:,1].copy() 
     self.x = &buffx[0] 
     self.y = &buffy[0] 

需要注意的是：

• YES，你可以採取一個元素的地址在數組並將其用作double *數組，例如b=&positions[0,0]; positions[0,0]==b[0]和positions[0,0+1]==b[1];當positions是C連續的二維數組。您不是將np.ndarray轉換爲double *，只是直接從內存訪問其數據;

• 我正在使用.copy()來保證你在內存中有連續的數據。如果positions是Fortran連續的，這將是不必要的。