MicroEntradas: numpy.vectorize

Hoy vamos a ver numpy.vectorize que, como la documentación oficial indica, sirve para 'vectorizar' funciones que solo aceptan escalares como entrada. La entrada que podemos meter es una lista de objetos o un 'numpyarray' y nos devolverá como resultado un 'numpyarray'.

No os engañéis, normalmente, cuando hablamos de vectorizar pensamos en varios órdenes de magnitud de mejora en el rendimiento pero eso no es lo que hace esta función :-). Podéis pensar en esta función como algo parecido a usar map.

Por ejemplo, la función abs solo acepta un entero o un float. Por ejemplo, lo siguiente:

print(abs(-3))

Nos devolvería el valor 3. Hasta ahí bien. Pero si queremos hacer lo siguiente:

print(abs([-3, -2]))

Nos devolverá un TypeError: bad operand type for abs(): 'list'.

Podríamos usar map para ello pero no obtendríamos un 'numpyarray' como salida y en Python 3 devuelve un iterador que para transformarlo a, por ejemplo, una lista o un 'numpyarray' debemos añadir un paso más, la conversión a lista (en Python 2 devuelve directamente una lista) o dos pasos, la conversión a lista y esta a 'numpyarray'.

Vamos a ver cómo podemos 'vectorizar' la función abs sin usar map y usando numpy.vectorize (antes deberéis importar numpy como np):

vectabs = np.vectorize(abs)

que podemos usar de la siguiente forma:

print(vectabs([-3, -2]))

Et voilà. ya tenemos lo que queríamos. Veamos como va el rendimiento de lo que acabamos de hacer:

In [1]: import numpy as np
In [2]: kk = np.random.randn(1000000)
In [3]: timeit np.abs(kk)
100 loops, best of 3: 4.13 ms per loop
In [4]: vectabs = np.vectorize(abs)
In [5]: timeit vectabs(kk)
10 loops, best of 3: 87.6 ms per loop
In [6]: timeit np.array([abs(i) for i in kk])
1 loops, best of 3: 241 ms per loop

La última opción es equivalente a hacer np.array(list(map(abs, kk))) en tiempo. La versión vectorizada, vectabs, es 21 veces más lenta que la que podemos obtener usando numpy.abs por lo que no tendríamos una gran ganancia pero, sin embargo, vemos que es casi tres veces más rápida que la versión usando map (o una 'list comprehension') por lo que algo ganariamos respecto a Python 3 puro :-).

Como apuntes finales, si sabéis de alguna función en CPython que no existe equivalente en numpy y la necesitáis usar quizá podéis obtener una ganancia usando numpy.vectorize. Si tenéis que escribir la función vosotros, escribidla pensando en operaciones vectorizadas usando 'numpyarrays' y no os hará falta usar numpy.vectorize.

Como punto final. recordad que np.vectorize no es más que un decorador por lo que lo siguiente sería perfectamente válido:

@np.vectorize
def mi_funcion(*args):
    ...

Saludos.

[Editado: corrección de algún bug, disculpas!!]

Dibujando líneas de nivel en Python con matplotlib

Introducción

En este artículo vamos a ver cómo representar en Python un mapa de curvas de nivel o de isolíneas, esto es, curvas que conectan los puntos en los que una función tiene un mismo valor constante, utilizando NumPy y matplotlib. Los mapas de curvas de nivel («contour lines» en inglés) son muy útiles, porque ayudan a ver la información de una manera mucho más cómoda que las representaciones de superficies en tres dimensiones, por muy espectaculares que estas últimas puedan quedar. Un ejemplo muy cotidiano es el mapa de isobaras que nos dan en la predicción del tiempo como el que se ve en la imagen: los puntos que están sobre la misma línea están todos a la misma presión.

Mapa de isobaras
Mapa HIRLAM-AEMET 0.16° de Superficie (Presión). Válido para el viernes, 13 abril 2012 a las 08:00. © Agencia Estatal de Meteorología.

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