将索引数组转换为1热编码的numpy数组
machine-learning
numpy
python
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假设我有一个一维numpy数组

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

我想将此编码为2d 1-hot数组

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

有快速的方法吗?比循环遍历a来设置b元素要快。

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如果您使用的是keras,则有一个内置的实用程序:

from keras.utils.np_utils import to_categorical   

categorical_labels = to_categorical(int_labels, num_classes=3)

它的作用与@YXD的答案几乎相同(请参阅源代码 )。

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我认为简短的答案是“否”。对于n维上更通用的情况,我想出了这个:

# 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

我想知道是否有更好的解决方案-我不喜欢我必须在最后两行中创建这些列表。无论如何,我做了一些测量与timeit和似乎numpy基础的( indices / arange )和迭代版本差不多的执行。

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您可以使用sklearn.preprocessing.LabelBinarizer

例:

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))

输出:

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

除其他外,您可以初始化sklearn.preprocessing.LabelBinarizer() ,以使transform的输出稀疏。

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为了详细说明K3 --- rnc出色答案 ,以下是一个更通用的版本:

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]

此外,这里是这种方法的快速和肮脏的基准,并从一个方法目前公认的答案YXD (微变,让他们提供相同的API但后者只能与1D ndarrays):

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

后一种方法的速度提高了约35%(MacBook Pro 13 2015),但前一种方法更通用:

>>> 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)
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您的数组a定义了输出数组中非零元素的列。您还需要定义行,然后使用花式索引:

>>> 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.]])
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这是将一维矢量转换为一维二维热阵列的函数。

#!/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)

以下是一些用法示例:

>>> 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]])
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>>> 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.]])
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您可以使用以下代码将其转换为单热向量:

令x是具有单个列的普通类向量,其类为0到某个数字:

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

如果0不是一个类;然后删除+1。

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您还可以使用numpy的eye函数:

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

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这是我发现有用的:

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

在这里, num_classes代表您拥有的班级数量。因此,如果您具有形状为(10000,) a向量,则此函数会将其转换为(10000,C) 。注意a是零索引的,即one_hot(np.array([0, 1]), 2)将得到[[1, 0], [0, 1]]

正是您想要的,我相信。

PS:来源是序列模型-deeplearning.ai

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