Я бы сделал это так:
np.testing.assert_array_equal(fill_0(4), fill_1(4))
np.testing.assert_array_equal(fill_0(4), fill_2(4))
np.testing.assert_array_equal(fill_0(4), fill_3(4))
Это значительно упрощает определение места сбоя (поскольку каждая пара представляет собой отдельную линию), и работает, даже если в данных есть NaN, тогда как регулярное сравнение на равенство не будет выполнено (потому что NaN == NaN - False ).