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    Python 3はPythonプログラミング言語の最新バージョンであり、2008年12月3日にリリースされました。

listから2次元配列の仕方に苦戦してます

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jackson5

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以下のコードの結果を3次元プロットしようと思いまして、ここでx軸がx座標,y座標を時間、z軸を確率とします。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import math
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.animation as animation
import matplotlib.colors as colors
from matplotlib import cm

#環境設定
n=3 #x軸
m=2*n #t
theta = 3*(math.pi)/12

P = [[np.cos(theta),np.sin(theta)],[0,0]]
Q = [[0,0],[np.sin(theta),-np.cos(theta)]]
x_list=[]#xline
t_list=[]#time
p_list=[]#probability
s_list=[]#state
a = 1/math.sqrt(2)
b = 1j/math.sqrt(2)
p_map=np.zeros([m,m])
#ランダムウォーク
R=1/2
L=1/2
X_list=[]
P_list=[]
#step_list=[]

#quantumwalk
for j in range(0,2*n+1):
    if j  == n:
        phai = [a ,b]
        pro = 1
    else:
        phai = [0,0]
        pro =0
    p = np.dot(phai,np.conj(phai))

    x_list.append(j)
    X_list.append(j)
    s_list.append(phai)
    p_list.append(p)
    P_list.append(pro)



for t in range(0,m+1):
    t_list.append(t)
    if t ==0:
        s_list
        p_list
        P_list
    else:
        next_s_list = [0]*len(s_list)
        next_P_list = [0]*len(P_list) #listと同じ要素の数ですべて0を用意(初期化)
        for i in range(0,2*n+1):
            if i == 0:
                next_s_list[i] = np.dot(P, s_list[i+1])
                next_P_list[i] = P_list[i+1]*L
            elif i == 2*n:
                next_s_list[i] = np.dot(Q, s_list[i-1])
                next_P_list[i] = P_list[i-1]*R
            else:
                next_s_list[i] = np.dot(P, s_list[i+1]) + np.dot(Q, s_list[i-1])
                next_P_list[i] = P_list[i+1]*L + P_list[i-1]*R

            p_list[i] = np.dot(next_s_list[i],np.conj(next_s_list[i]))


        s_list = next_s_list
        P_list = next_P_list

    p_map =np.array(p_list)
    print(p_map)

    #plt.xlabel("x")
    #plt.ylabel("probability")
    #plt.ylim([0,0.1])
    #plt.xlim([-n,3*n])
    #plt.plot( x_list,np.real(p_list),color="red",linewidth=1.0,label="quantum walk")
    #plt.plot(X_list, P_list,color="blue",linewidth=1.0,label="random walk")
    #plt.legend(loc="best")
    #plt.pause(0.01)
    #plt.cla()



#3次元
fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)
#X,Y = np.meshgrid(x_list, t_list)

ax.set_xlabel("x")
ax.set_ylabel("t")
ax.set_zlabel("probability")

ax.set_xlim(2*n,0)
ax.set_ylim(0,m)
ax.set_zlim(0,1)
surf = ax.plot_surface(x_list, t_list, p_map, cmap =cm.coolwarm , linewidth=0)

fig.colorbar(surf)
plt.show()


これだけだと、わかりにくいので、このコードの結果

t=0 p_list=[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
t=1 p_list=[0. +0.j 0. +0.j 0.5+0.j 0. +0.j 0.5+0.j 0. +0.j 0. +0.j]
t=2 p_list=[0.  +0.j 0.25+0.j 0.  +0.j 0.5 +0.j 0.  +0.j 0.25+0.j 0.  +0.j]
t=3 p_list=[0.125+0.j 0.   +0.j 0.375+0.j 0.   +0.j 0.375+0.j 0.   +0.j 0.125+0.j]
t=4 p_list=[0.   +0.j 0.375+0.j 0.   +0.j 0.125+0.j 0.   +0.j 0.375+0.j 0.   +0.j]
t=5 p_list=[0.3125+0.j 0.    +0.j 0.125 +0.j 0.    +0.j 0.125 +0.j 0.    +0.j
 0.3125+0.j]
t=6 p_list=[0.     +0.j 0.21875+0.j 0.     +0.j 0.125  +0.j 0.     +0.j 0.21875+0.j
 0.     +0.j]


を3次元プロットにしたいということです。
tをy軸、listの各位置をx、各中身の値をz値としてです。
ただ、今,p_listは1次元配列なので、3次元プロットする為に、
p_map=np.array(p_list)
として、2次元配列に直して、プロットしようとしたところ、

ValueError: Argument Z must be 2-dimensional.


とでました。
これは、p_mapが2次元配列になっていないという意味だと思いました。
仮にそうだとしたら、np.zeros([m.m])を持ってきて一つ一つ代入するのも面倒くさそうなので、もう少し手軽なやり方はありますでしょうか?

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  • LouiS0616

    2018/06/14 15:00

    np.array(p_list)ではいけない理由があるのでしょうか?

    キャンセル

  • jackson5

    2018/06/14 16:46 編集

    解決しませんでした

    キャンセル

  • LouiS0616

    2018/06/14 16:55

    いや、元の質問は解決できたのですよね。疑問を解消したうえで新たな疑問が生まれたなら、新たに質問を立て直すべきなのでは。

    キャンセル

  • jackson5

    2018/06/14 17:11 編集

    ごめんなさい。次からそうします!

    キャンセル

回答 1

checkベストアンサー

+2

どういう操作をするべきかは別として、エラーの原因は引数の渡し方が間違っていることにあります。

np.vstack(p_list[i],p_list[i+1])

np.vstack((p_list[i],p_list[i+1]))

このようにタプルなどにして渡す必要があります。

また、操作自体に関していえば、2次元配列に入れたい要素が仮にバラバラの状態だったとしても、

a = [0, 0, 0, (0.9999999999999998+0j), 0, 0, 0]
b = [0.0, 0.0, (0.5+0j), 0.0, (0.5+0j), 0.0, 0.0]
c = [0.0, (0.25000000000000006+0j), 0.0, (0.5000000000000001+0j), 0.0, (0.25000000000000006+0j), 0.0]
d = [(0.12500000000000006+0j), 0.0, (0.3750000000000001+0j), 0.0, (0.3750000000000001+0j), 0.0, (0.12500000000000006+0j)]
e = [0.0, (0.3750000000000001+0j), 0.0, (0.12500000000000006+0j), 0.0, (0.3750000000000001+0j), 0.0]
f = [(0.3125000000000001+0j), 0.0, (0.12500000000000003+0j), 0.0, (0.12500000000000003+0j), 0.0, (0.3125000000000001+0j)]
g = [0.0, (0.21875000000000008+0j), 0.0, (0.12500000000000006+0j), 0.0, (0.21875000000000008+0j), 0.0]

unit = np.array([a, b, c, d, e, f, g])

こう書けばよいです。最初からまとまっているならばLouiS0616様のおっしゃる通りnp.array(p_list)と書けばよいだけの話です。

縦に連結とはもしかしてこうしたかったという意味でしょうか?

a = ["a1", "a2", "a3"]
b = ["b1", "b2", "b3"]
c = ["c1", "c2", "c3"]
d = ["d1", "d2", "d3"]

unit = np.array([*zip(a, b, c, d)])
print(unit)

実行結果

[['a1' 'b1' 'c1' 'd1']
 ['a2' 'b2' 'c2' 'd2']
 ['a3' 'b3' 'c3' 'd3']]

numpyのみで実現するなら、転置してしまったほうが早そうです。

import numpy as np

a = ["a1", "a2", "a3"]
b = ["b1", "b2", "b3"]
c = ["c1", "c2", "c3"]
d = ["d1", "d2", "d3"]

unit = np.array([a, b, c, d]).T
print(unit)

実行結果は上記と変わりません。

追記

p_mapは上書きせずに最初から二次元リストにしてしまいましょう。

# ~~~ 省略 ~~~

p_map = []

for t in range(0,m+1):
    t_list.append(t)
    if t ==0: # ここの処理はどういう意味なんですかね...? (^ ^;
        s_list
        p_list
        P_list
    else:
        next_s_list = [0]*len(s_list)

        # ~~~ 省略 ~~~


        s_list = next_s_list
        P_list = next_P_list

    p_map.append(p_list)
    print(p_list)

p_map = np.array(p_map)

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  • 2018/06/14 15:21

    申し訳ないです、np.array(p_list)で解決しました。。。

    キャンセル

  • 2018/06/14 15:22 編集

    無事に解決したならばそれで何よりです。(^_^)

    キャンセル

  • 2018/06/14 15:23

    ありがとうございます!

    キャンセル

  • 2018/06/14 15:40

    あの、すいません、間違えました。私が欲しい形が、
    [[0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 1.+0.j 0.+0.j 0.+0.j 0.+0.j]
    [0. +0.j 0. +0.j 0.5+0.j 0. +0.j 0.5+0.j 0. +0.j 0. +0.j]
    [0. +0.j 0.25+0.j 0. +0.j 0.5 +0.j 0. +0.j 0.25+0.j 0. +0.j]
    [0.125+0.j 0. +0.j 0.375+0.j 0. +0.j 0.375+0.j 0. +0.j 0.125+0.j]
    [0. +0.j 0.375+0.j 0. +0.j 0.125+0.j 0. +0.j 0.375+0.j 0. +0.j]
    [0.3125+0.j 0. +0.j 0.125 +0.j 0. +0.j 0.125 +0.j 0. +0.j
    0.3125+0.j]
    [0. +0.j 0.21875+0.j 0. +0.j 0.125 +0.j 0. +0.j 0.21875+0.j
    0. +0.j]]
    のような2次元配列なのですが、上のnp.array(p_list)では、ただ1次元のlistが縦に並んだだけになってしまいますよね・・?
    3次元プロットする為に、2次元配列が必要なのです。

    キャンセル

  • 2018/06/14 15:41

    結合という意味が2次元配列にすると間違えてしまったみたいです。

    キャンセル

  • 2018/06/14 15:44 編集

    +にはどのような意味があるのでしょうか?
    また、「1次元のlistが縦に並んだ(一つのリストにまとめられた)もの」と、「2次元配列」は本質的に同じだと思うのですが。。。

    改めて質問を編集して、ほしい結果を明確にしていただきたいです。よろしくお願いします。m(_ _)m

    キャンセル

  • 2018/06/14 16:20 編集

    a=[0,1,2,3]
    [4,5,6,7]

    b=[[0,1,2,3],
    [4,5,6,7]]
    は違いますよね?という質問です!!

    キャンセル

  • 2018/06/14 16:24 編集

    はい、そしてその例に従うならば、np.array(p_list)はbのほうになると思いますが...?(ちなみにaのような例は実際にコードにできますか...?)

    numpy配列ではなく、普通の配列(pythonに配列はなく、これは正確にはリスト)にしたいならば、、、元からp_listがそれに該当するはずです。それともp_listはもともとリストではないのでしょうか?

    p_listの正体をもう少し明らかにしていただければ、現在の疑問も解決するかもしれません。

    キャンセル

  • 2018/06/14 16:26

    わかりました、本体の質問を編集します!

    キャンセル

  • 2018/06/14 17:10

    TypeError: append() missing 1 required positional argument: 'values'
    と出た割には、ちゃんと出力してくれるのはなぜでしょう・・・?

    キャンセル

  • 2018/06/14 17:12

    ごめんなさい、、タイプミスしていました、回答を編集します。

    キャンセル

  • 2018/06/14 17:14 編集

    最後のところ、np.arrayとするべきところをnp.appendにしてしまっていました。np.appendは引数を2つ以上取るので、引数が足りないというエラーが出てしまいました。ご迷惑をおかけしました。m(_ _)m

    キャンセル

  • 2018/06/14 17:26

    まだ、上手くいきませんが、自分で考えてみます!
    ご丁寧にありがとうございました!!

    キャンセル

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