使用Python / NumPy对数组中的项目进行排名,而无需对数组进行两次排序


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我有一个数字数组,我想创建另一个数组,该数组代表第一个数组中每个项目的等级。我正在使用Python和NumPy。

例如:

array = [4,2,7,1]
ranks = [2,1,3,0]

这是我想出的最好方法:

array = numpy.array([4,2,7,1])
temp = array.argsort()
ranks = numpy.arange(len(array))[temp.argsort()]

有没有更好/更快的方法可以避免对数组进行两次排序?


6
您的最后一行等效于ranks = temp.argsort()
Sven Marnach 2011年

Answers:


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在最后一步中,在左侧使用切片:

array = numpy.array([4,2,7,1])
temp = array.argsort()
ranks = numpy.empty_like(temp)
ranks[temp] = numpy.arange(len(array))

通过在最后一步中反转排列,可以避免两次排序。


3
完美,谢谢!我知道有一个解决方案,一旦我看到它便会显而易见。我使用timeit进行了一些测试,这种方法对于小型阵列来说速度稍慢。在我的机器上,当数组包含2,000个元素时,它们相等。在20,000个元素时,您的方法快大约25%。
joshayers 2011年

关于如何逐行执行任何建议?
Xaser

对于1个以上的暗淡,请参见下面的答案。
mathtick

100

使用argsort两次,首先获取数组的顺序,然后获取排名:

array = numpy.array([4,2,7,1])
order = array.argsort()
ranks = order.argsort()

在处理2D(或更高维)数组时,请确保将轴参数传递给argsort以在正确的轴上排序。


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请注意,如果数字在您的输入数组中重复(例如[4,2,7,1,1]),则输出将根据其数组位置([3,2,4,0,1])对这些数字进行排名
-rcoup

4
排序两次效率低下。@Sven Marnach的答案显示了如何通过调用来完成排名argsort
沃伦·韦克瑟

6
@WarrenWeckesser:我刚刚测试了两者之间的差异,您适合大型数组,但是对于较小的数组(n <100),双argsort更快(n = 100快20%,快5倍)对于n = 10)。所以,如果你有跨越很多小套值做了很多的排名,这种方法是好。
naught101

3
@WarrenWeckesser:实际上,我错了,这种方法不失为一种更好的方法。两种方法都比scipy.stats方法快得多。结果:gist.github.com/naught101/14042d91a2d0f18a6ae4
naught101

1
@ naught101:您的脚本中有一个错误。该行array = np.random.rand(10)应为array = np.random.rand(n)
沃伦·韦克瑟

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这个问题已有几年历史了,可以接受的答案很好,但是我认为以下仍然值得一提。如果您不介意对的依赖scipy,则可以使用scipy.stats.rankdata

In [22]: from scipy.stats import rankdata

In [23]: a = [4, 2, 7, 1]

In [24]: rankdata(a)
Out[24]: array([ 3.,  2.,  4.,  1.])

In [25]: (rankdata(a) - 1).astype(int)
Out[25]: array([2, 1, 3, 0])

的一个不错的功能rankdata是,该method参数提供了几种处理关系的选项。例如,在中有3次出现20次,两次出现40次b

In [26]: b = [40, 20, 70, 10, 20, 50, 30, 40, 20]

默认值将平均等级分配给绑定值:

In [27]: rankdata(b)
Out[27]: array([ 6.5,  3. ,  9. ,  1. ,  3. ,  8. ,  5. ,  6.5,  3. ])

method='ordinal' 分配连续等级:

In [28]: rankdata(b, method='ordinal')
Out[28]: array([6, 2, 9, 1, 3, 8, 5, 7, 4])

method='min' 将绑定值的最小等级分配给所有绑定值:

In [29]: rankdata(b, method='min')
Out[29]: array([6, 2, 9, 1, 2, 8, 5, 6, 2])

有关更多选项,请参见文档字符串。


1
是的,这在边缘案例很重要的任何地方都是最好的答案。
naught101'2015-10-20

我发现有趣的是,rankdata似乎使用与接受的答案相同的机制在内部生成初始排名。
AlexV

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我试图将两个以上的解决方案扩展到一个以上维度的数组A,假设您逐行处理数组(轴= 1)。

我用行循环扩展了第一个代码;可能可以改善

temp = A.argsort(axis=1)
rank = np.empty_like(temp)
rangeA = np.arange(temp.shape[1])
for iRow in xrange(temp.shape[0]): 
    rank[iRow, temp[iRow,:]] = rangeA

根据k.rooijers的建议,第二个变为:

temp = A.argsort(axis=1)
rank = temp.argsort(axis=1)

我随机生成400个形状为(1000,100)的数组;第一个代码大约是7.5,第二个代码是3.8。


5

有关平均排名的矢量化版本,请参见下文。我喜欢np.unique,它确实扩大了可以有效地向量化代码的范围。除了避免python for循环外,这种方法还避免了对'a'的隐式双循环。

import numpy as np

a = np.array( [4,1,6,8,4,1,6])

a = np.array([4,2,7,2,1])
rank = a.argsort().argsort()

unique, inverse = np.unique(a, return_inverse = True)

unique_rank_sum = np.zeros_like(unique)
np.add.at(unique_rank_sum, inverse, rank)
unique_count = np.zeros_like(unique)
np.add.at(unique_count, inverse, 1)

unique_rank_mean = unique_rank_sum.astype(np.float) / unique_count

rank_mean = unique_rank_mean[inverse]

print rank_mean

顺便说说; 我编写此代码以产生与其他平均排名代码相同的输出,但是我可以想象一组重复数字的最小排名也可以正常工作。这可以通过以下方式轻松获得:>>> unique,index,inverse = np.unique(a,True,True)>>> rank_min = rank [index] [inverse]
Eelco Hoogendoorn 2014年

我收到以下错误与您的解决方案(numpy的1.7.1):AttributeError的:“numpy.ufunc”对象有“在”无属性
恐惧

这需要numpy的最新版本;您的酒店很古老
Eelco Hoogendoorn

4

除了解决方案的简洁和简短之外,还存在性能问题。这是一个小基准:

import numpy as np
from scipy.stats import rankdata
l = list(reversed(range(1000)))

%%timeit -n10000 -r5
x = (rankdata(l) - 1).astype(int)
>>> 128 µs ± 2.72 µs per loop (mean ± std. dev. of 5 runs, 10000 loops each)

%%timeit -n10000 -r5
a = np.array(l)
r = a.argsort().argsort()
>>> 69.1 µs ± 464 ns per loop (mean ± std. dev. of 5 runs, 10000 loops each)

%%timeit -n10000 -r5
a = np.array(l)
temp = a.argsort()
r = np.empty_like(temp)
r[temp] = np.arange(len(a))
>>> 63.7 µs ± 1.27 µs per loop (mean ± std. dev. of 5 runs, 10000 loops each)

1
好主意,但为了公平起见,应使用rankdata(l, method='ordinal') - 1
沃伦·韦克瑟

3

两次使用argsort()可以做到:

>>> array = [4,2,7,1]
>>> ranks = numpy.array(array).argsort().argsort()
>>> ranks
array([2, 1, 3, 0])

2
这是 在您提出答案之前已经提到过方式
CiprianTomoiagă17年

2

我尝试了上述方法,但失败了,因为我有很多zeore。是的,即使使用浮点数,重复项也可能很重要。

因此,我通过添加领带检查步骤编写了一个修改后的一维解决方案:

def ranks (v):
    import numpy as np
    t = np.argsort(v)
    r = np.empty(len(v),int)
    r[t] = np.arange(len(v))
    for i in xrange(1, len(r)):
        if v[t[i]] <= v[t[i-1]]: r[t[i]] = r[t[i-1]]
    return r

# test it
print sorted(zip(ranks(v), v))

我相信它会尽可能高效。


0

我喜欢k.rooijers的方法,但是正如rcoup所写,重复数字是根据数组位置进行排序的。这对我不利,因此我修改了版本以对等级进行后处理,并将所有重复的数字合并为合并的平均等级:

import numpy as np
a = np.array([4,2,7,2,1])
r = np.array(a.argsort().argsort(), dtype=float)
f = a==a
for i in xrange(len(a)):
   if not f[i]: continue
   s = a == a[i]
   ls = np.sum(s)
   if ls > 1:
      tr = np.sum(r[s])
      r[s] = float(tr)/ls
   f[s] = False

print r  # array([ 3. ,  1.5,  4. ,  1.5,  0. ])

我希望这也可以对其他人有所帮助,我试图找到其他解决方案,但是找不到任何解决方案...


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argsort和slice是对称操作。

尝试两次切片,而不是argsort两次。因为slice比argsort快

array = numpy.array([4,2,7,1])
order = array.argsort()
ranks = np.arange(array.shape[0])[order][order]

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