如何用numpy.repeat实现R脚本的重复值生成，解决数组报错

需求与问题 #

需要将以下R脚本转换为Python代码，同时解决转换过程中遇到的警告和错误：

原R脚本 #

# set value for k
k <- 3

# script 1 R
cnt <- c(1,-1, rep(0,k-2))
print(cnt)
# 输出：1 -1  0

# script 2 R
for (i in 2:(k-1)) {
  cnt <- c(cnt, c(rep(0,(i-1)),1,-1,rep(0,(k-i-1))))
}
print(cnt)
# 输出：1 -1  0  0  1 -1

尝试的Python代码及问题 #

1. 第一个脚本的尝试代码（出现DeprecationWarning）：

import numpy as np

k = 3
# code 1 Python
pcnt = np.array([1, -1, np.repeat('0', k-2)], dtype=int)
print(pcnt)
# 输出：[ 1 -1  0]，但有DeprecationWarning

2. 第二个脚本的尝试代码（出现ValueError，改dtype='object'结果不符合预期）：

import numpy as np

k = 3
# code 2 Python
for i in range(2, k-1+1):
    pcnt2 = np.array([np.repeat(0, (i-1)), 1, -1, np.repeat(0, (k-i-1))], dtype='int')
print(pcnt2)

需要得到两个正确数组：第一个为[1,-1,0]，第二个为[0,1,-1]（或完整复现R脚本2的拼接结果）。

解决方案 #

1. 解决第一个脚本的DeprecationWarning #

问题根源：将np.repeat返回的数组与标量直接放入np.array()，会创建嵌套数组，强制转换类型时触发警告。正确做法是用np.concatenate（或np.hstack）将所有部分合并为一维数组：

import numpy as np

k = 3
# 正确实现script 1
pcnt = np.concatenate([[1, -1], np.repeat(0, k-2)])
print(pcnt)
# 输出：array([ 1, -1,  0])

也可以用更直观的方式初始化数组后赋值：

pcnt = np.zeros(k, dtype=int)
pcnt[0] = 1
pcnt[1] = -1
print(pcnt)
# 输出：array([ 1, -1,  0])

2. 解决第二个脚本的ValueError并得到正确结果 #

问题根源：np.array()无法直接将数组和标量混合创建一维数组，需用np.concatenate拼接所有片段：

若仅需生成循环中的单个片段（即[0,1,-1]）：

import numpy as np

k = 3
for i in range(2, k):  # range(2, k-1+1)等价于range(2,3)
    pcnt2 = np.concatenate([
        np.repeat(0, i-1),
        [1, -1],
        np.repeat(0, k - i - 1)
    ])
print(pcnt2)
# 输出：array([0, 1, -1])

若需完整复现R脚本2的拼接逻辑（得到[1,-1,0,0,1,-1]）：

import numpy as np

k = 3
# 初始化第一个脚本的结果
pcnt = np.concatenate([[1, -1], np.repeat(0, k-2)])
# 执行循环拼接
for i in range(2, k):
    new_segment = np.concatenate([
        np.repeat(0, i-1),
        [1, -1],
        np.repeat(0, k - i - 1)
    ])
    pcnt = np.concatenate([pcnt, new_segment])
print(pcnt)
# 输出：array([ 1, -1,  0,  0,  1, -1])

内容的提问来源于stack exchange，提问作者GSA