如何用Scala/Breeze直接覆写DenseMatrix行中指定列？

我需要把NumPy中直接覆写矩阵某一行指定列的逻辑迁移到Scala/Breeze，目标是用单个表达式完成操作。

NumPy中的实现示例 #

import numpy as np
mat = np.random.normal(size=(2, 5))
print(mat)
indexes = np.random.choice(5, replace = False, size = 3)
print(indexes)
mat[0, [indexes]] = 0
print(mat)

输出：

[[ 0.30389599  0.84549682 -0.38408994 -1.11550844 -0.28496995]
 [-1.55260273 -0.41368681 -0.40455289  0.13054527 -1.43541557]]
[1 3 4]
[[ 0.30389599  0.         -0.38408994  0.          0.        ]
 [-1.55260273 -0.41368681 -0.40455289  0.13054527 -1.43541557]]

尝试Scala/Breeze时的报错 #

我尝试直接用类似NumPy的写法，出现类型不匹配错误：

import breeze.linalg.*
import breeze.stats.*

def main(args: Array[String]): Unit =
  val mat = DenseMatrix(
    (-0.25010575, 0.44800905, 0.13285604,  0.34085698,  0.38346101),
    (-1.97209990, 1.37114368, 1.56601999, -0.13052228,  0.86001178)
  )
  println(mat)
  val indexes = IndexedSeq(1, 3, 4)
  println(indexes)
  mat(0, indexes) = 0.0
  println(mat)

错误信息：

-- [E007] Type Mismatch Error: C:\Users\philwalk\workspace\tprf_py\.\rowsliceOverwrite.sc:14:9
14 |  mat(0, indexes) = 0
   |         ^^^^^^^
   |         Found:    (indexes : IndexedSeq[Int])
   |         Required: Int
   |
   | longer explanation available when compiling with `-explain`
1 error found
Errors encountered during compilation

当前可行的分步实现 #

目前我通过三步实现了需求，但不够简洁：

import breeze.linalg.*
import breeze.stats.*

def main(args: Array[String]): Unit =
  val mat = DenseMatrix(
    (-0.25010575, 0.44800905, 0.13285604,  0.34085698,  0.38346101),
    (-1.97209990, 1.37114368, 1.56601999, -0.13052228,  0.86001178)
  )
  println(mat)
  val indexes = IndexedSeq(1, 3, 4)
  println(indexes)
  var row0 = mat(0, ::).t
  row0(indexes) := 0.0
  mat(0, ::) := row0.t
  println(mat)

输出：

-0.25010575  0.44800905  0.13285604  0.34085698   0.38346101
-1.9720999   1.37114368  1.56601999  -0.13052228  0.86001178
Vector(1, 3, 4)
-0.25010575  0.0         0.13285604  0.0          0.0
-1.9720999   1.37114368  1.56601999  -0.13052228  0.86001178

简洁的单表达式实现方案 #

可以利用Breeze中Transpose类型的索引支持，直接通过链式索引完成赋值，不需要转置操作：

import breeze.linalg.*
import breeze.stats.*

def main(args: Array[String]): Unit =
  val mat = DenseMatrix(
    (-0.25010575, 0.44800905, 0.13285604,  0.34085698,  0.38346101),
    (-1.97209990, 1.37114368, 1.56601999, -0.13052228,  0.86001178)
  )
  println(mat)
  val indexes = IndexedSeq(1, 3, 4)
  println(indexes)
  // 单表达式完成指定列置零
  mat(0, ::)(indexes) := 0.0
  println(mat)

这段代码的输出和分步实现完全一致，且写法更接近NumPy的风格，简洁易读。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者philwalk