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I have a 2D NumPy ndarray which consists of densities in a sparse matrix. I would like to plot it as a heatmap while also plotting ellipsoids derived from a couple of Gaussian mixture models fitted to my data. How can I accomplish this in Python?
The array looks something like this:
a = np.array([[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.,
1., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 2., 1., 2., 1., 1., 1., 0., 0.,
0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 1., 0., 0.,
1., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 0.,
0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 2., 1., 2., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.,
0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 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., 0., 0., 1., 1.,
1., 1., 1., 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., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0.,
0., 0., 0., 0., 0.]])
And to fit the data I use sklearn.mixture, but first I convert the 2D array to a density array:
def convert_to_density_array(array):
"""
Convert an array to a density array
"""
density_list = []
# iterate over each i,j coordinate in the array
for (i, j), value in np.ndenumerate(array):
for x in range(int(value)):
density_list.append((i, j))
return np.array(density_list)
# Create density array
density_array = convert_to_density_array(a)
gaussian_mix_4_components = mixture.GaussianMixture(n_components=4).fit(density_array)
Could anyone teach me why the below code uses dim=1 in the scatter_ method? The meaning of the attached codes is for one-hot encoding. I tried to read the PyTorch document example and thought I should use dim=0 for the desired result. However, the result has shown that dim=1 is correct instead.
>>> target = torch.tensor([3, 5, 0, 2, 7, 5])
>>> target
tensor([3, 5, 0, 2, 7, 5])
>>> onehot = torch.zeros(target.shape[0], 8)
>>> onehot.scatter_(1, target.unsqueeze(1), 1.0)
tensor([[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 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., 1.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.]])
You are applying scatter on a zero tensor onehot shaped (len(target), 8) on dim=1 using target as input and 1. as value. This will have the following effect on onehot:
onehot[i][target[i][j]] = 1.
This means for every row in target it will look at the unique value since j is always equal to 1 and use it to index the 2nd axis of onehot. In other words, for every row, it takes the value from target to position the 1. among the columns of onehot.
Step by step illustration would be:
>>> for i in range(len(target)):
... k = target[i] # k, depends on values of target i.e. dim=1
... onehot[i, k] = 1
... print(onehot)
tensor([[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.], # i=0; k=3
[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.]])
tensor([[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.], # i=1; k=5
[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.]])
tensor([[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.],
[1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.], # i=2; k=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.]])
tensor([[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.],
[1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.], # i=3; k=2
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.]])
tensor([[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 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., 1.], # i=4; k=7
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.]])
tensor([[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 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., 1.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.]]) # i=5; k=5
Notice that onehot.scatter_(0, target.unsqueeze(1), 1.0) would have produced:
onehot[target[i][j]][j] = 1.
Which is a valid operation only if you initialize onehot the other way around:
>>> onehot = torch.zeros(8, len(target))
>>> onehot.scatter_(0, target.unsqueeze(1), 1.)
tensor([[1., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[1., 0., 0., 0., 0., 0.],
[1., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[1., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[1., 0., 0., 0., 0., 0.]])
And you get the transpose of the other matrix.
Probably a simple question, hopefully with a simple solution:
I am given a (sparse) 1D boolean tensor of size [1,N].
I would like to produce a 2D tensor our of it of size [N,N], containing islands which are induced by the 1D tensor. It will be the easiest to observe the following image example, where the upper is the 1D boolean tensor, and the matrix below represents the resulted matrix:
Given a mask input:
>>> x = torch.tensor([0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0])
You can retrieve the indices with torch.diff:
>>> index = x.nonzero()[:,0].diff(prepend=torch.zeros(1), append=torch.ones(1)*len(x))
tensor([3., 5., 3.])
Then use torch.block_diag to create the diagonal block matrix:
>>> torch.block_diag(*[torch.ones(i,i) for i in index.int()])
tensor([[1., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[1., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[1., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 1., 1., 1., 1., 1., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 1.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 1.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 1.]])
This question already has answers here:
using an numpy array as indices of the 2nd dim of another array? [duplicate]
(2 answers)
Closed 4 years ago.
For example, I have 10x7 ndarray of zeros x=np.zeros( (10,7) )
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., 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.]])
and I want to randomly assign one '1' in each row. Say I create another array (10,1) and then value is between 0-6. r=np.random.randint(0, 7, (10,1))
array([[6],
[2],
[5],
[1],
[2],
[4],
[6],
[3],
[0],
[1]])
i want from r that it means set to 0 of the element x[0,6] , x[1,2], x[2,5], x[3,1] etc, so x should become something like
array([[0., 0., 0., 0., 0., 0., 1.],
[0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 0.],
[0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 1.],
[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0.],
[1., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.]])
How to do it efficiently?
Use a one dimensional array for r and use it as the column index. For row indexes you can simply use a range:
In [25]: r=np.random.randint(0, 7, 10)
In [26]: x=np.zeros( (10,7) )
In [27]: x[np.arange(10), r] = 1
In [28]: x
Out[28]:
array([[0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 1.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 1.],
[0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 1., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.],
[0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
[0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.]])
Given an adjacency list Y:
Y = np.array([[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 1., 0.],
[0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 1., 0.],
[0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 1., 0., 1., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
[1., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 1., 0., 1.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.],
[0., 0., 0., 1., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 1., 1.],
[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., 1., 1., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 1., 0., 0., 1., 0., 0., 0.]])
and list of indexes of random numbers:
idx = sorted(random.sample(range(0, len(Y)), 5))
[0, 3, 7, 10, 14]
I would like 0th, 3rd, 7th, 10th and 14th row/column of the adjacency matrix extracted such that my new Yhat becomes the point where the 5 rows/columns overlaps such as:
meaning my Yhat becomes
Yhat = np.array([[0,0,0,0,0],
[0,0,0,1,0],
[0,0,0,0,0],
[0,1,0,0,0],
[0,0,0,0,0]])
Right now I am doing it with loops and checks, but I feel like it should be possible to do with numpy list slicing, any hints would be appreciated!
This seems to do the trick, first slice the idx rows, then slice the idx columns: Y[idx][:,idx]