如何在2D列表中查找与特定模式匹配的元素

编程问答 2022-06-12

问题描述

我想找到一种有效的方法来检索数组中与特定模式匹配的所有元素。

例如，考虑到我有：

  • 由不同大小的子数组组成的数组M：

      M = [[0,1],[3,2,4],8],[9],[0,2],3],[2,7]]

  • 子数组的模式。例如，[[a,b],[a,c],d]]与[[0,3]]匹配。

如何返回M中与模式相对应的所有元素？

到目前为止，我一直在使用for循环来查找匹配的元素，但是当模式具有两个以上的子数组时，这种幼稚的方法成本很高。

示例：

M = [[0,7]]

# pattern with 3 sub-arrays -> [[a,d]]

for i,arr1 in enumerate(M):
    for j,arr2 in enumerate(M):
        for k,arr3 in enumerate(M):
            if i != j != k:
                if len(arr1) == len(arr2) == len(arr3) == 2:
                    a1,a2,a3 = arr1[0],arr2[0],arr3[0]
                    b,c,d = arr1[1],arr2[1],arr3[1]
                    if a1 == a2 == a3 and b < c < d:
                        print arr1,arr2,arr3

输出：

[0,3]
[3,7],8]

由于每个子数组都需要一个额外的嵌套循环，因此此方法的时间复杂度（O(n^k)，其中k是子数组的数量）成为问题。

是否可以加快此过程？如果可以，怎么办？

解决方法

首先，在进入numpy之前，让我们看一下您的情况。您需要子数组仅包含两个元素。因此，让我们预先过滤您的数组：

M = [m for m in M if len(m) == 2]

现在您正在检查a1 == a2 == a3 and b < c < d，但是序列中会显示b，c，d的每个可能排列。所以说真的，如果您找到给定b != c != d的任何 a，就可以将其重新排列为正确的顺序，知道该顺序最终会出现。

因此，解决此问题的一种非常简单的方法是构造一个字典映射a到b，c，d的所有可能选项，并对其进行最小过滤所需的“子数组”数量，对其进行排序，然后计算所有可能的组合：

# set removed duplicates automatically
options = collections.defaultdict(set)

for a,b in (m for m in M if len(m) == 2):  # Use a generator to filter on-the-fly
    options[a].add(b)

for a,bcd in options.items():
    # sort (combinations automatically filters too-short bins)
    for b,c,d in itertools.combinations(sorted(bcd),3):
        print(f'[{a},{b}],[{a},{c}],{d}]')

此解决方案可能在算法上是最佳的。它对初始列表进行一次遍历以识别潜在的模式，然后对每个模式执行一次精确的迭代。这里唯一可能丢失的是完全消除了重复项。您可以使用collections.Counter代替set处理重复项。

optimizationoptimizationpattern-matchingpython