使用argpartition的向量化2D实现:

k = 3
probas = np.array([
    [.6, .1, .15, .15],
    [.1, .6, .15, .15],
    [.3, .1, .6, 0],
])

k_indices = np.argpartition(-probas, k-1, axis=-1)[:, :k]

# adjust indices to apply in flat array
adjuster = np.arange(probas.shape[0]) * probas.shape[1]
adjuster = np.broadcast_to(adjuster[:, None], k_indices.shape)
k_indices_flat = k_indices + adjuster

k_values = probas.flatten()[k_indices_flat]

# k_indices:
# array([[0, 2, 3],
#        [1, 2, 3],
#        [2, 0, 1]])
# k_values:
# array([[0.6 , 0.15, 0.15],
#        [0.6 , 0.15, 0.15],
#       [0.6 , 0.3 , 0.1 ]])

方法np。Argpartition只返回k个最大的索引，执行局部排序，比np快。当数组相当大时，Argsort(执行完全排序)。但是返回的索引不是升序或降序。让我们举个例子:

我们可以看到如果你想要一个严格的升序前k个指标，np。Argpartition不会返回你想要的。

除了在np后手动进行排序。argpartition，我的解决方案是使用PyTorch, torch。topk，一个神经网络构建工具，提供numpy类api，同时支持CPU和GPU。它和NumPy的MKL一样快，如果你需要大型矩阵/向量计算，它还提供了GPU的提升。

严格的上升/下降上k指数代码将是:

注意那个火炬。topk接受一个torch张量，并返回torch. tensor类型的topk值和topk索引。与np、torch类似。Topk还接受轴参数，以便处理多维数组/张量。

我能想到的最简单的是:

>>> import numpy as np
>>> arr = np.array([1, 3, 2, 4, 5])
>>> arr.argsort()[-3:][::-1]
array([4, 3, 1])

这涉及到一个完整的数组。我想知道numpy是否提供了一种内置的方法来进行部分排序;到目前为止我还没有找到。

如果这个解决方案太慢(特别是对于小n)，那么可能值得考虑用Cython编写一些东西。

如果你不关心第k大元素的顺序，你可以使用argpartition，它应该比通过argsort进行完整排序执行得更好。

K = 4 # We want the indices of the four largest values
a = np.array([0, 8, 0, 4, 5, 8, 8, 0, 4, 2])
np.argpartition(a,-K)[-K:]
array([4, 1, 5, 6])

这个问题值得肯定。

我运行了一些测试，看起来随着数组的大小和K值的增加，argpartition的性能优于argsort。

如果你碰巧在使用一个多维数组，那么你需要平展和解开索引:

def largest_indices(ary, n):
    """Returns the n largest indices from a numpy array."""
    flat = ary.flatten()
    indices = np.argpartition(flat, -n)[-n:]
    indices = indices[np.argsort(-flat[indices])]
    return np.unravel_index(indices, ary.shape)

例如:

>>> xs = np.sin(np.arange(9)).reshape((3, 3))
>>> xs
array([[ 0.        ,  0.84147098,  0.90929743],
       [ 0.14112001, -0.7568025 , -0.95892427],
       [-0.2794155 ,  0.6569866 ,  0.98935825]])
>>> largest_indices(xs, 3)
(array([2, 0, 0]), array([2, 2, 1]))
>>> xs[largest_indices(xs, 3)]
array([ 0.98935825,  0.90929743,  0.84147098])

比较了编码的便捷性和速度

速度对我的需求很重要，所以我测试了这个问题的三个答案。

根据我的具体情况，对这三个答案中的代码进行了修改。

然后我比较了每种方法的速度。

编码智慧:

NPE的回答是最优雅的，也足够快地满足我的需求。 Fred foo的回答需要最多的重构来满足我的需求，但却是最快的。我选择了这个答案，因为尽管它需要更多的工作，但它并不太糟糕，并且具有显著的速度优势。 Off99555的回答是最优雅的，但也是最慢的。

测试和比较的完整代码

import numpy as np
import time
import random
import sys
from operator import itemgetter
from heapq import nlargest

''' Fake Data Setup '''
a1 = list(range(1000000))
random.shuffle(a1)
a1 = np.array(a1)

''' ################################################ '''
''' NPE's Answer Modified A Bit For My Case '''
t0 = time.time()
indices = np.flip(np.argsort(a1))[:5]
results = []
for index in indices:
    results.append((index, a1[index]))
t1 = time.time()
print("NPE's Answer:")
print(results)
print(t1 - t0)
print()

''' Fred Foos Answer Modified A Bit For My Case'''
t0 = time.time()
indices = np.argpartition(a1, -6)[-5:]
results = []
for index in indices:
    results.append((a1[index], index))
results.sort(reverse=True)
results = [(b, a) for a, b in results]
t1 = time.time()
print("Fred Foo's Answer:")
print(results)
print(t1 - t0)
print()

''' off99555's Answer - No Modification Needed For My Needs '''
t0 = time.time()
result = nlargest(5, enumerate(a1), itemgetter(1))
t1 = time.time()
print("off99555's Answer:")
print(result)
print(t1 - t0)

输出速度报告

肺水肿的回答是:

[(631934, 999999), (788104, 999998), (413003, 999997), (536514, 999996), (81029, 999995)]
0.1349949836730957

Fred Foo的回答:

[(631934, 999999), (788104, 999998), (413003, 999997), (536514, 999996), (81029, 999995)]
0.011161565780639648

off99555的回答是:

[(631934, 999999), (788104, 999998), (413003, 999997), (536514, 999996), (81029, 999995)]
0.439760684967041