Нахождение "зоны" наибольших значений в 2-мерной матрице в Python

Question

У меня есть 2-мерная матрица в Python вроде этой (список из 10 строк / 20 столбцов, который я использую для последующего создания imshow):

[[-20.17 -12.88 -20.7  -25.69 -21.69 -34.22 -32.65 -31.74 -36.36 -37.65
  -41.42 -41.14 -44.01 -43.19 -41.85 -39.25 -40.15 -41.31 -39.73 -28.66]
 [ 14.18  53.86  70.03  64.39  72.37  39.95  30.44  28.14  20.77  17.98
   25.74  25.66  27.56  37.61  42.39  42.39  35.79  41.65  41.65  41.84]
 [ 33.71  68.35  69.39  66.7   59.99  40.08  40.08  40.8   26.19  19.82
   19.82  18.07  20.32  19.51  24.77  22.81  21.45  21.45  21.45  23.7 ]
 [103.72  55.11  32.3   29.47  16.53  15.54   9.4    8.11   5.06   5.06
   13.07  13.07  12.99  13.47  13.47  13.47  12.92  12.92  14.27  20.63]
 [ 59.02  18.6   37.53  24.5   13.01  34.35   8.16  13.66  12.57   8.11
    8.11   8.11   8.11   8.11   8.11   5.66   5.66   5.66   5.66   7.41]
 [ 52.69  14.17   7.25  -5.79   3.19  -1.75  -2.43  -3.98  -4.92  -6.68
   -6.68  -6.98  -6.98  -8.89  -8.89  -9.15  -9.15  -9.15  -9.15  -9.15]
 [ 29.24  10.78   0.6   -3.15 -12.55   3.04  -1.68  -1.68  -1.41  -6.15
   -6.15  -6.15 -10.59 -10.59 -10.59 -10.59 -10.59  -9.62 -10.29 -10.29]
 [  6.6    0.11   2.42   0.21  -5.68 -10.84 -10.84 -13.6  -16.12 -14.41
  -15.28 -15.28 -15.28 -18.3   -5.55 -13.16 -13.16 -13.16 -13.16 -14.15]
 [  3.67 -11.69  -6.99 -16.75 -19.31 -20.28 -21.5  -21.5  -34.02 -37.16
  -25.51 -25.51 -26.36 -26.36 -26.36 -26.36 -29.38 -29.38 -29.59 -29.38]
 [ 31.36  -2.87   0.34  -8.06 -12.14 -22.7  -24.39 -25.51 -26.36 -27.37
  -29.38 -31.54 -31.54 -31.54 -32.41 -33.26 -33.26 -15.54 -15.54 -15.54]]

Я пытаюсь найти способ обнаружить «зона» этой матрицы, которая содержит в себе наибольшую плотность высоких значений. Это означает, что, очевидно, он может не содержать наивысшего единственного значения всего списка.

Я полагаю, что для этого я должен определить, насколько велика эта зона, поэтому допустим, что она должна быть 2x2 (поэтому я хочу найти что такое «квадрат» элементов 2x2, содержащих наивысшие значения).

Я всегда думаю, что у меня есть логическое решение для этого, но тогда я всегда не могу следовать логике c того, как это могло бы работать!

У кого-нибудь есть предложение, с которого я мог бы начать?

Answer 1

Я знаю, что есть несколько более простых способов сделать это, но для меня это самый простой. Я создал следующую функцию для выполнения этой задачи, которая принимает два аргумента:

• arr: массив 2D numpy.
• zone_size: размер квадратная зона.

И функция выглядит так:

def get_heighest_zone(arr, zone_size):
    max_sum = float("-inf")
    row_idx, col_idx = 0, 0
    for row in range(arr.shape[0]-zone_size):
        for col in range(arr.shape[1]-zone_size):
            curr_sum =  np.sum(arr[row:row+zone_size, col:col+zone_size])
            if curr_sum > max_sum:
                row_idx, col_idx = row, col
                max_sum = curr_sum
    return arr[row_idx:row_idx+zone_size, col_idx:col_idx+zone_size]

Предполагая, что arr - это массив numpy, указанный в вашем вопросе, применяя эту функцию к другим zone_size s вернет следующие значения:

>>> get_heighest_zone(arr, 2)
[[70.03 64.39]
 [69.39 66.7 ]]

>>> get_heighest_zone(arr, 3)
[[53.86 70.03 64.39]
 [68.35 69.39 66.7 ]
 [55.11 32.3  29.47]]

>>> get_heighest_zone(arr, 4)
[[ 14.18  53.86  70.03  64.39]
 [ 33.71  68.35  69.39  66.7 ]
 [103.72  55.11  32.3   29.47]
 [ 59.02  18.6   37.53  24.5 ]]

Если zone_size не обязательно должно быть квадратным, вам нужно будет немного изменить код. Также следует утверждать, что zone_size меньше размера массива.

Надеюсь, это именно то, что вы искали!