Endeks dizisini 1-hot kodlanmış numpy dizisine dönüştürme


227

Diyelim ki 1d numpy dizim var

a = array([1,0,3])

Bunu 2d 1-hot dizi olarak kodlamak istiyorum

b = array([[0,1,0,0], [1,0,0,0], [0,0,0,1]])

Bunu yapmanın hızlı bir yolu var mı? aÖğelerini ayarlamak için sadece döngüden daha hızlı b.

Yanıtlar:


396

Diziniz a, çıkış dizisindeki sıfır olmayan öğelerin sütunlarını tanımlar. Ayrıca satırları tanımlamanız ve ardından süslü dizin oluşturmayı kullanmanız gerekir:

>>> a = np.array([1, 0, 3])
>>> b = np.zeros((a.size, a.max()+1))
>>> b[np.arange(a.size),a] = 1
>>> b
array([[ 0.,  1.,  0.,  0.],
       [ 1.,  0.,  0.,  0.],
       [ 0.,  0.,  0.,  1.]])

111
Güzel. Biraz genelleme:, b = np.zeros((a.size, a.max()+1))sonra `b [np.arange (a.size), a] = 1`
James Atwood

10
@JamesAtwood uygulamaya bağlıdır, ancak max bir parametre yapmak ve verilerden hesaplamak değil.
Mohammad Moghimi

1
@MohammadMoghimi Elbette, bana mantıklı geliyor.
James Atwood

7
'a' 2d olsaydı? 3 boyutlu bir sıcak matris mi istiyorsunuz?
REKLAM

8
Herkes bunun neden çalıştığına dair bir açıklamaya işaret edebilir, ancak [:, a] ile dilim çalışmıyor?
N. McA.

168
>>> values = [1, 0, 3]
>>> n_values = np.max(values) + 1
>>> np.eye(n_values)[values]
array([[ 0.,  1.,  0.,  0.],
       [ 1.,  0.,  0.,  0.],
       [ 0.,  0.,  0.,  1.]])

9
Bu çözüm, bir giriş ND matrisinden bir sıcak N + 1D matrisine yararlı olan tek çözümdür. Örnek: input_matrix = np.asarray ([[0,1,1], [1,1,2]]); np.eye (3) [input_matrix] # çıktı 3D tensör
Isaías

5
+1 çünkü bu kabul edilen çözüm yerine tercih edilmelidir. Daha genel bir çözüm için, valuesbir Python listesi yerine bir Numpy dizisi olmalı, o zaman sadece 1D'de değil, tüm boyutlarda çalışır.
Alex

8
Alarak geldiğini hatırlatırız np.max(values) + 1veri seti rastgele örnekleme demek olduğunu ve sadece şans eseri o max değeri içeremez eğer sayı kadar bölüm olarak arzu olmayabilir. Kepçe sayısı bir parametre olmalıdır ve her bir değerin 0 (dahil) ve kova sayısı (hariç) dahilinde olduğunu kontrol etmek için onay / kontrol mevcut olabilir.
NightElfik

2
Bana göre bu çözüm en iyisidir ve herhangi bir tensöre kolayca genelleştirilebilir: def one_hot (x, derinlik = 10): dönüş np.eye (derinlik) [x]. Tensöre x indeks olarak verilmesinin x.shape göz sıralarının bir tensörünü verdiğini unutmayın.
cecconeurale

4
Bu çözümü ve neden N-dims ( numpydoküman okumadan ) için işe yaradığını anlamanın kolay yolu : orijinal matristeki ( values) her yerde bir tamsayı var kve 1-sıcak vektörü eye(n)[k]bu konuma "koyduk" . Bu, bir boyut ekliyor çünkü orijinal matristeki bir skaler konumuna bir vektör "ekliyoruz".
avivr

35

Keras kullanıyorsanız, bunun için yerleşik bir yardımcı program vardır:

from keras.utils.np_utils import to_categorical   

categorical_labels = to_categorical(int_labels, num_classes=3)

Ve @ YXD'nin cevabı ile hemen hemen aynı şeyi yapıyor ( kaynak koduna bakınız ).


32

İşte yararlı bulduğum:

def one_hot(a, num_classes):
  return np.squeeze(np.eye(num_classes)[a.reshape(-1)])

Burada num_classessahip olduğunuz sınıf sayısı anlamına gelir. Yani (10000,)a şeklinde bir vektörünüz varsa bu işlev onu (10000, C) 'ye dönüştürür . Sıfır indeksli olduğunu unutmayın , yani verecektir .aone_hot(np.array([0, 1]), 2)[[1, 0], [0, 1]]

Tam olarak neye sahip olmak istediğine inanıyorum.

PS: kaynak Dizi modelleri - deeplearning.ai


Ayrıca, np.squeeze () yapmanın nedeni nedir, çünkü np.eye(num_classes)[a.reshape(-1)]. What you are simply doing is using np.eye` kullanarak birçok sıcak kodlu dizi elde edersiniz çünkü her dinlenme indeksi 1 dinlenme sıfır ve daha sonra sağlanan indeksleri kullanarak çapraz bir matris yaratırsınız. tarafından a.reshape(-1)üreten çıkış olarak indeksine karşılık gelen np.eye(). np.sqeezeÇıktının boyutunda olduğu gibi asla sahip olmayacağımız tek boyutları kaldırmak için kullandığımız için ihtiyacını anlamadım(a_flattened_size, num_classes)
Anu

27

Şunları kullanabilirsiniz sklearn.preprocessing.LabelBinarizer:

Misal:

import sklearn.preprocessing
a = [1,0,3]
label_binarizer = sklearn.preprocessing.LabelBinarizer()
label_binarizer.fit(range(max(a)+1))
b = label_binarizer.transform(a)
print('{0}'.format(b))

çıktı:

[[0 1 0 0]
 [1 0 0 0]
 [0 0 0 1]]

Diğer şeylerin yanı sıra sklearn.preprocessing.LabelBinarizer(), çıktısının transformseyrek olması için başlatabilirsiniz.


21

Numpy'nin göz işlevini de kullanabilirsiniz :

numpy.eye(number of classes)[vector containing the labels]


1
Daha fazla netlik için kullanmak np.identity(num_classes)[indices]daha iyi olabilir. Güzel cevap!
Oliver

5

1-B vektörü 2-B tek-sıcak diziye dönüştüren bir fonksiyon.

#!/usr/bin/env python
import numpy as np

def convertToOneHot(vector, num_classes=None):
    """
    Converts an input 1-D vector of integers into an output
    2-D array of one-hot vectors, where an i'th input value
    of j will set a '1' in the i'th row, j'th column of the
    output array.

    Example:
        v = np.array((1, 0, 4))
        one_hot_v = convertToOneHot(v)
        print one_hot_v

        [[0 1 0 0 0]
         [1 0 0 0 0]
         [0 0 0 0 1]]
    """

    assert isinstance(vector, np.ndarray)
    assert len(vector) > 0

    if num_classes is None:
        num_classes = np.max(vector)+1
    else:
        assert num_classes > 0
        assert num_classes >= np.max(vector)

    result = np.zeros(shape=(len(vector), num_classes))
    result[np.arange(len(vector)), vector] = 1
    return result.astype(int)

Aşağıda bazı örnek kullanımlar verilmiştir:

>>> a = np.array([1, 0, 3])

>>> convertToOneHot(a)
array([[0, 1, 0, 0],
       [1, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1]])

>>> convertToOneHot(a, num_classes=10)
array([[0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0]])

Bunun yalnızca vektörler üzerinde çalıştığını unutmayın (ve assertvektör şeklini kontrol etmek için hiçbir şey yoktur ;)).
johndodo

1
Genelleştirilmiş yaklaşım ve parametre kontrolü için +1. Bununla birlikte, yaygın bir uygulama olarak, girdiler üzerinde kontroller yapmak için varsayımlar KULLANMAYIN. Ekleri yalnızca dahili ara koşulları doğrulamak için kullanın. Aksine, hepsini assert ___dönüştürün if not ___ raise Exception(<Reason>).
fnunnari

3

1-hot-encoding için

   one_hot_encode=pandas.get_dummies(array)

Örneğin

KODLAMAYI KEYFİNİZ


Yorum için teşekkürler, ancak kodun ne yaptığının kısa bir açıklaması çok yararlı olacaktır!
Clarus

lütfen örneğe bakın
Shubham Mishra

@Clarus Aşağıdaki örneği inceleyin. Bir one_hot_encode [değer] yaparak np dizinizdeki her değerin bir sıcak kodlamasına erişebilirsiniz. >>> import numpy as np >>> import pandas >>> a = np.array([1,0,3]) >>> one_hot_encode=pandas.get_dummies(a) >>> print(one_hot_encode) 0 1 3 0 0 1 0 1 1 0 0 2 0 0 1 >>> print(one_hot_encode[1]) 0 1 1 0 2 0 Name: 1, dtype: uint8 >>> print(one_hot_encode[0]) 0 0 1 1 2 0 Name: 0, dtype: uint8 >>> print(one_hot_encode[3]) 0 0 1 0 2 1 Name: 3, dtype: uint8
Deepak

2

Bence kısa cevap hayır. nBoyutlarda daha genel bir durum için şunu buldum:

# For 2-dimensional data, 4 values
a = np.array([[0, 1, 2], [3, 2, 1]])
z = np.zeros(list(a.shape) + [4])
z[list(np.indices(z.shape[:-1])) + [a]] = 1

Daha iyi bir çözüm olup olmadığını merak ediyorum - son iki satırda bu listeleri oluşturmak zorunda olduğumu sevmiyorum. Her neyse, bazı ölçümler yaptım timeitve görünüşe göre numpy-bazlı ( indices/ arange) ve yinelemeli sürümler yaklaşık aynı performansı gösteriyor.


2

Sadece üzerinde durmak için mükemmel cevap den K3 --- RNC , burada daha genel bir versiyonudur:

def onehottify(x, n=None, dtype=float):
    """1-hot encode x with the max value n (computed from data if n is None)."""
    x = np.asarray(x)
    n = np.max(x) + 1 if n is None else n
    return np.eye(n, dtype=dtype)[x]

Ayrıca, bu yöntemin hızlı ve kirli bir karşılaştırması ve YXD tarafından şu anda kabul edilen cevaptan bir yöntem (biraz değişti, böylece aynı API'yi sunmaları dışında, sadece 1D ndarrays ile çalışır):

def onehottify_only_1d(x, n=None, dtype=float):
    x = np.asarray(x)
    n = np.max(x) + 1 if n is None else n
    b = np.zeros((len(x), n), dtype=dtype)
    b[np.arange(len(x)), x] = 1
    return b

İkinci yöntem ~% 35 daha hızlıdır (MacBook Pro 13 2015), ancak önceki yöntem daha geneldir:

>>> import numpy as np
>>> np.random.seed(42)
>>> a = np.random.randint(0, 9, size=(10_000,))
>>> a
array([6, 3, 7, ..., 5, 8, 6])
>>> %timeit onehottify(a, 10)
188 µs ± 5.03 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)
>>> %timeit onehottify_only_1d(a, 10)
139 µs ± 2.78 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

2

Sıcak bir vektöre dönüştürmek için aşağıdaki kodu kullanabilirsiniz:

let x, 0 ile bazı sayıların bulunduğu tek bir sütuna sahip normal sınıf vektörüdür:

import numpy as np
np.eye(x.max()+1)[x]

0 bir sınıf değilse; ardından + 1'i kaldırın.


1

Son zamanlarda aynı tür bir sorunla karşılaştım ve sadece belirli bir oluşumda sayılarınız varsa tatmin edici olduğu söylenen çözümü buldum. Örneğin, aşağıdaki listeyi bir etkin kodlama yapmak istiyorsanız:

all_good_list = [0,1,2,3,4]

devam edin, yayınlanan çözümler yukarıda belirtilmiştir. Peki ya bu verileri dikkate alırsak:

problematic_list = [0,23,12,89,10]

Yukarıda belirtilen yöntemlerle yaparsanız, muhtemelen 90 tek sıcak sütunla karşılaşırsınız. Bunun nedeni, tüm cevapların benzer bir şey içermesidir n = np.max(a)+1. Benim için işe yarayan ve sizinle paylaşmak isteyen daha genel bir çözüm buldum:

import numpy as np
import sklearn
sklb = sklearn.preprocessing.LabelBinarizer()
a = np.asarray([1,2,44,3,2])
n = np.unique(a)
sklb.fit(n)
b = sklb.transform(a)

Umarım birisi yukarıdaki çözümlerde aynı kısıtlamalarla karşılaşmıştır ve bu kullanışlı olabilir


1

Bu tip kodlama genellikle numpy dizisinin bir parçasıdır. Bunun gibi bir numpy dizisi kullanıyorsanız:

a = np.array([1,0,3])

o zaman 1-hot kodlamaya dönüştürmenin çok basit bir yolu var

out = (np.arange(4) == a[:,None]).astype(np.float32)

Bu kadar.


1
  • p 2d bir ndarray olacaktır.
  • Hangi değerin üst üste en yüksek olduğunu bilmek istiyoruz, oraya 1 ve diğer her yere 0 koymak.

temiz ve kolay çözüm:

max_elements_i = np.expand_dims(np.argmax(p, axis=1), axis=1)
one_hot = np.zeros(p.shape)
np.put_along_axis(one_hot, max_elements_i, 1, axis=1)

1

Neuraxle boru hattı adımı kullanma :

  1. Örneğinizi ayarlayın
import numpy as np
a = np.array([1,0,3])
b = np.array([[0,1,0,0], [1,0,0,0], [0,0,0,1]])
  1. Gerçek dönüşümü yapın
from neuraxle.steps.numpy import OneHotEncoder
encoder = OneHotEncoder(nb_columns=4)
b_pred = encoder.transform(a)
  1. Çalıştığını iddia et
assert b_pred == b

Belgelere bağlantı: neuraxle.steps.numpy.OneHotEncoder


0

Yukarıdaki yanıtlara ve kendi kullanım durumuma dayanarak bunu yapmak için yazdığım örnek bir işlev:

def label_vector_to_one_hot_vector(vector, one_hot_size=10):
    """
    Use to convert a column vector to a 'one-hot' matrix

    Example:
        vector: [[2], [0], [1]]
        one_hot_size: 3
        returns:
            [[ 0.,  0.,  1.],
             [ 1.,  0.,  0.],
             [ 0.,  1.,  0.]]

    Parameters:
        vector (np.array): of size (n, 1) to be converted
        one_hot_size (int) optional: size of 'one-hot' row vector

    Returns:
        np.array size (vector.size, one_hot_size): converted to a 'one-hot' matrix
    """
    squeezed_vector = np.squeeze(vector, axis=-1)

    one_hot = np.zeros((squeezed_vector.size, one_hot_size))

    one_hot[np.arange(squeezed_vector.size), squeezed_vector] = 1

    return one_hot

label_vector_to_one_hot_vector(vector=[[2], [0], [1]], one_hot_size=3)

0

Tamamlamak için sadece numpy operatörleri kullanarak basit bir fonksiyon ekliyorum:

   def probs_to_onehot(output_probabilities):
        argmax_indices_array = np.argmax(output_probabilities, axis=1)
        onehot_output_array = np.eye(np.unique(argmax_indices_array).shape[0])[argmax_indices_array.reshape(-1)]
        return onehot_output_array

Girdi olarak bir olasılık matrisi alır: örneğin:

[[0.03038822 0.65810204 0.16549407 0.3797123] ... [0.02771272 0.2760752 0.3280924 0.33458805]]

Ve geri dönecek

[[0 1 0 0] ... [0 0 0 1]]


0

İşte boyutsallıktan bağımsız bağımsız bir çözüm.

Bu, herhangi bir N-boyutlu bir dizi dönüştürür arrbir sıcak N + 1-boyutlu dizi için negatif olmayan tamsayılar one_hot, one_hot[i_1,...,i_N,c] = 1araçlar arr[i_1,...,i_N] = c. Girişi şu yolla kurtarabilirsiniz:np.argmax(one_hot, -1)

def expand_integer_grid(arr, n_classes):
    """

    :param arr: N dim array of size i_1, ..., i_N
    :param n_classes: C
    :returns: one-hot N+1 dim array of size i_1, ..., i_N, C
    :rtype: ndarray

    """
    one_hot = np.zeros(arr.shape + (n_classes,))
    axes_ranges = [range(arr.shape[i]) for i in range(arr.ndim)]
    flat_grids = [_.ravel() for _ in np.meshgrid(*axes_ranges, indexing='ij')]
    one_hot[flat_grids + [arr.ravel()]] = 1
    assert((one_hot.sum(-1) == 1).all())
    assert(np.allclose(np.argmax(one_hot, -1), arr))
    return one_hot

0

Aşağıdaki kodu kullanın. En iyi çalışır.

def one_hot_encode(x):
"""
    argument
        - x: a list of labels
    return
        - one hot encoding matrix (number of labels, number of class)
"""
encoded = np.zeros((len(x), 10))

for idx, val in enumerate(x):
    encoded[idx][val] = 1

return encoded

Burada buldum PS Linke gitmenize gerek yok.


5
Numpy ile döngüler kullanmaktan kaçınmalısınız
Kenan
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.