How do I effectively compute pairwise quantities in numpy?

I want to compute pairwise quantities, e.g. distances between two points.

A simple example would be

import numpy as np

N = 9
x = np.linspace(0,1,N)
y = np.abs(x - x[:,None]) # pairwise 1d eucdlidian distance

This will result in an (N,N) array, that holds the distances from every element in x to every other element in x.

However, one can discard the lower (or upper) triangle of y, since the distance from x[0] to x[1] is the same as the distance from x[1] to x[0].

Can anyone think of a way of never computing the lower (or upper) triangle in the first place? Ideally this would generalize to Nd arrays, e.g.

x = np.linspace(0,1,N)
y = x + (1j * x)[:,None] # complex plane
z = np.abs(y[:,:,None,None] - y[None,None,:,:]) # pairwise 2d euclidian distance

and any pairwise quantity, e.g.

y = np.random.randint(0,2,(N,N))
z = y[:,:,None,None] == y[None,None,:,:] # pairwise equality

Thanks in advance.

PS: For anyone interested, this came up when I tried implementing an energy function for 2d simulated annealing.

1

Manually

You could generate the pair of indices with itertools.combinations and manually compute the distances:

from itertools import combinations

a, b = map(list, zip(*combinations(range(len(x)), 2)))

tri = abs(x[a]-x[b])

Output:

array([0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.75 , 0.875, 1.   , 0.125,
       0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.75 , 0.875, 0.125, 0.25 , 0.375,
       0.5  , 0.625, 0.75 , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.125,
       0.25 , 0.375, 0.5  , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.125, 0.25 , 0.125])

Which are the distance between the indices:

[(0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4), (0, 5), (0, 6), (0, 7), (0, 8), (1, 2),
 (1, 3), (1, 4), (1, 5), (1, 6), (1, 7), (1, 8), (2, 3), (2, 4), (2, 5),
 (2, 6), (2, 7), (2, 8), (3, 4), (3, 5), (3, 6), (3, 7), (3, 8), (4, 5),
 (4, 6), (4, 7), (4, 8), (5, 6), (5, 7), (5, 8), (6, 7), (6, 8), (7, 8)]

Using scipy.spatial.distance.pdist

This is exactly what pdist is doing:

from scipy.spatial.distance import pdist, squareform

tri = pdist(x[:, None]) # one needs a 2D input

Output:

array([0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.75 , 0.875, 1.   , 0.125,
       0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.75 , 0.875, 0.125, 0.25 , 0.375,
       0.5  , 0.625, 0.75 , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.125,
       0.25 , 0.375, 0.5  , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.125, 0.25 , 0.125])

NB. the order of the pairs is the same as in the itertools.combinations approach.

If you want to get the squareform:

squareform(tri)

array([[0.   , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.75 , 0.875, 1.   ],
       [0.125, 0.   , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.75 , 0.875],
       [0.25 , 0.125, 0.   , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625, 0.75 ],
       [0.375, 0.25 , 0.125, 0.   , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  , 0.625],
       [0.5  , 0.375, 0.25 , 0.125, 0.   , 0.125, 0.25 , 0.375, 0.5  ],
       [0.625, 0.5  , 0.375, 0.25 , 0.125, 0.   , 0.125, 0.25 , 0.375],
       [0.75 , 0.625, 0.5  , 0.375, 0.25 , 0.125, 0.   , 0.125, 0.25 ],
       [0.875, 0.75 , 0.625, 0.5  , 0.375, 0.25 , 0.125, 0.   , 0.125],
       [1.   , 0.875, 0.75 , 0.625, 0.5  , 0.375, 0.25 , 0.125, 0.   ]])
ND-arrays

NB. This does not generalize directly to ND arrays, but might be able to temporarily reshape to 2D depending on the exact use case.

In your second example, you could use:

# pairwise distances
tri = pdist(y.reshape(-1, 1))

# square form
out = squareform(tri).reshape(9, 9, 9, 9)

Unfortunately, pdist doesn’t seem to handle complex data.

1

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật