numpyにおいて、三次元配列の一部の配列をシャッフルした配列を作成できない

Question

前提・実現したいこと

numpyで三次元配列の一部をシャッフルした配列を作りたい
エラーは出ないのですが、望んだ値が出ません。なんとなく原因はわかるのですが、どう直せばいいのかわかりません。
実行したいプログラムは以下のとおりです。
0. 333の三次元配列を作成する
0. その三次元配列から二次元配列の要素を取り出す
0. 取り出した二次元配列の、x成分のみをシャッフルする
0. シャッフルした二次元配列をもとの三次元配列にコピーする

今まで試した結果から、step1~3はおそらくうまく行っているのですが、step4で正しくペーストできていないのではないかと思っています。ただ、どのように配列の次元を合わせてペーストすればいいのかがわかりません。
もしわかる方がいらっしゃいましたら、ご回答よろしくおねがいします。

発生している問題・エラーメッセージ

エラーはありません。
正しい値が出力されません。

該当のソースコード

import numpy as np

a=np.array([[[0,0,0],[1,0,1]],[[0,0,0],[0,0,0]]])
l=list(a[0:2,1,:])
print(a)
np.random.shuffle(l)
print(l)
a[0:2,1,:]=l
print(a)

[[[0 0 0]
  [1 0 1]]

 [[0 0 0]
  [0 0 0]]]
[array([0, 0, 0]), array([1, 0, 1])]
[[[0 0 0]
  [0 0 0]]

 [[0 0 0]
  [0 0 0]]]

試したこと

問題を簡単化しようとした結果、表題の問題にたどり着きました。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

google colabにて記述

Answer 1

質問を読んでも何をしたいのかが理解できませんので、可能性のある答えを書いておきます。

3個の軸をaxis0, axis1, axis2と書くことにします。

元のndarrayを以下とします。(全ての要素が違う方が見やすいからです)

>>> print(a)
[[[ 0  1  2]
  [ 3  4  5]
  [ 6  7  8]]

 [[ 9 10 11]
  [12 13 14]
  [15 16 17]]

 [[18 19 20]
  [21 22 23]
  [24 25 26]]]

shapeが(3,3,3)であるndarrayのどれかの軸方向の3個の要素をシャッフルしたい場合
axis0方向に2, axis2方向に1である要素、つまり19と22と25をシャッフルする例

import numpy as np

a = np.arange(27, dtype=int).reshape(3,3,3)
print(a)
axis0, axis2 = 2, 1
print(a[axis0,:,axis2])
np.random.shuffle(a[axis0,:,axis2])
print(a)

実行結果

>>> np.random.shuffle(a[axis0,:,axis2])
>>> print(a)
[[[ 0  1  2]
  [ 3  4  5]
  [ 6  7  8]]

 [[ 9 10 11]
  [12 13 14]
  [15 16 17]]

 [[18 22 20]
  [21 19 23]
  [24 25 26]]]

shapeが(3,3,3)であるndarrayのどれかの軸と直交するの9個の要素をシャッフルしたい場合
axis2が0である要素、つまり0、3、6、9、12、15、18、21、24をシャッフルする例

import numpy as np

a = np.arange(27, dtype=int).reshape(3,3,3)
print(a)
axis2 = 0
print(a[:,:,axis2])
np.random.shuffle(a[:,:,axis2].reshape(9))
print(a)

実行結果

>>> np.random.shuffle(a[:,:,axis2].reshape(9))
>>> print(a)
[[[ 9  1  2]
  [ 6  4  5]
  [21  7  8]]

 [[12 10 11]
  [24 13 14]
  [15 16 17]]

 [[18 19 20]
  [ 0 22 23]
  [ 3 25 26]]]

軸の方向とか値とかを変えてみればkaneko_さんの望むものができるかもしれません。

Comments

[kaneko_]

丁寧にありがとうございました。

Answer 2

333の三次元配列を作成する

今のコードだと(2,2,3)の配列になっていますが、よろしいのでしょうか……

基本的にはlistにするべきではなく、numpy配列のまま取り扱います。また、x成分と言っているのがaxis=0か1かわからないのですが、numpy.random.shuffleはaxis=0（二次元なら行）でシャッフルが為されることに注意が必要です。axis=1が欲しい場合は、apply_along_axisが使えます。

などを考慮すると、こんな感じでしょうか。

import numpy as np

a = np.array([[[0,0,0],[1,0,1]],[[0,0,0],[0,0,0]]])
l = a[0:2,1,:]
print(a)

## どっちかを選んでください
# axis=0
# np.random.shuffle(l)

# axis=1
# np.apply_along_axis(np.random.shuffle, 1, l)

## ビューなのでこの行は要らんという考えもあり。ただ可読性を考慮すると消さない方が良いかも
# a[0:2,1,:] = l


print(a)

Comments

[kaneko_]

ありがとうございます。listとarrayは混ぜて使うべきではないのですね、今後気をつけます。