从npy文件加载稀疏数组

Question

我正在尝试加载之前保存的稀疏数组。保存稀疏数组非常简单。然而，尝试阅读它是一件痛苦的事情。scipy.load在我的稀疏数组周围返回一个0d数组。

import scipy as sp
A = sp.load("my_array"); A
array(<325729x325729 sparse matrix of type '<type 'numpy.int8'>'
with 1497134 stored elements in Compressed Sparse Row format>, dtype=object)

为了得到一个稀疏矩阵，我必须展平0d数组，或者使用sp.asarray(A)。这似乎是一种很难做的事情。Scipy是否足够聪明，能够理解它加载了一个稀疏数组？有没有更好的加载稀疏数组的方法？

Answer 1

scipy.io中的mmwrite/mmread函数可以保存/加载矩阵市场格式的稀疏矩阵。

scipy.io.mmwrite('/tmp/my_array',x)
scipy.io.mmread('/tmp/my_array').tolil()    

mmwrite和mmread可能就是您所需要的。它经过了良好的测试，并使用了一种众所周知的格式。

但是，以下操作可能会更快一些：

我们可以将行和列的坐标和数据保存为npz格式的一维数组。

import random
import scipy.sparse as sparse
import scipy.io
import numpy as np

def save_sparse_matrix(filename,x):
    x_coo=x.tocoo()
    row=x_coo.row
    col=x_coo.col
    data=x_coo.data
    shape=x_coo.shape
    np.savez(filename,row=row,col=col,data=data,shape=shape)

def load_sparse_matrix(filename):
    y=np.load(filename)
    z=sparse.coo_matrix((y['data'],(y['row'],y['col'])),shape=y['shape'])
    return z

N=20000
x = sparse.lil_matrix( (N,N) )
for i in xrange(N):
    x[random.randint(0,N-1),random.randint(0,N-1)]=random.randint(1,100)

save_sparse_matrix('/tmp/my_array',x)
load_sparse_matrix('/tmp/my_array.npz').tolil()

下面的代码表明，在npz文件中保存稀疏矩阵可能比使用mmwrite/mmread更快：

def using_np_savez():    
    save_sparse_matrix('/tmp/my_array',x)
    return load_sparse_matrix('/tmp/my_array.npz').tolil()

def using_mm():
    scipy.io.mmwrite('/tmp/my_array',x)
    return scipy.io.mmread('/tmp/my_array').tolil()    

if __name__=='__main__':
    for func in (using_np_savez,using_mm):
        y=func()
        print(repr(y))
        assert(x.shape==y.shape)
        assert(x.dtype==y.dtype)
        assert(x.__class__==y.__class__)    
        assert(np.allclose(x.todense(),y.todense()))

收益率

% python -mtimeit -s'import test' 'test.using_mm()'
10 loops, best of 3: 380 msec per loop

% python -mtimeit -s'import test' 'test.using_np_savez()'
10 loops, best of 3: 116 msec per loop

Answer 2

可以使用()作为索引来提取隐藏在0d数组中的对象：

A = sp.load("my_array")[()]

这看起来很奇怪，但它似乎无论如何都可以工作，而且它是一个非常短的变通方法。

Answer 3

对于mmwrite答案的所有票数，我很惊讶没有人试图回答真正的问题。但是因为它已经被重新激活了，所以我会试一试。

这将重现OP案例：

In [90]: x=sparse.csr_matrix(np.arange(10).reshape(2,5))
In [91]: np.save('save_sparse.npy',x)
In [92]: X=np.load('save_sparse.npy')
In [95]: X
Out[95]: 
array(<2x5 sparse matrix of type '<type 'numpy.int32'>'
    with 9 stored elements in Compressed Sparse Row format>, dtype=object)
In [96]: X[()].A
Out[96]: 
array([[0, 1, 2, 3, 4],
       [5, 6, 7, 8, 9]])

In [93]: X[()].A
Out[93]: 
array([[0, 1, 2, 3, 4],
       [5, 6, 7, 8, 9]])
In [94]: x
Out[94]: 
<2x5 sparse matrix of type '<type 'numpy.int32'>'
    with 9 stored elements in Compressed Sparse Row format

User4713166给我们的[()]并不是提取稀疏数组的“硬方法”。

np.save和np.load是为在ndarray上运行而设计的。但是稀疏矩阵不是这样的数组，也不是子类(就像np.matrix那样)。看起来，np.save将非数组对象包装在object dtype array中，并将其与对象的酸洗形式一起保存。

当我尝试保存不同类型的对象时，我在以下位置收到错误消息：

403  # We contain Python objects so we cannot write out the data directly.
404  # Instead, we will pickle it out with version 2 of the pickle protocol.

--> 405Array(pickle.dump，fp，protocol=2)

因此，对于Is Scipy smart enough to understand that it has loaded a sparse array?，答案是否定的。np.load不知道稀疏数组。但是，当给定不是数组的对象时，np.save足够聪明，并且np.load可以用它在文件中找到的东西做它能做的事情。

对于存储和加载稀疏数组的替代方法，已经提到了io.savemat，MATLAB兼容方法。这将是我的第一选择。但是这个例子也展示了你可以使用常规的Python pickling。如果您需要保存特定的稀疏格式，这可能会更好。如果您能接受[()]提取步骤，那么np.save也不错。:)

https://github.com/scipy/scipy/blob/master/scipy/io/matlab/mio5.py write_sparse - sparse以csc格式保存。除了头文件，它还可以保存A.indices.astype('i4'))、A.indptr.astype('i4'))、A.data.real和可选的A.data.imag。

在快速测试中，我发现np.save/load可以处理除dok之外的所有稀疏格式，load会报告缺少shape。否则，我在稀疏文件中找不到任何特殊的酸洗代码。