[Python]クラスを２重で格納した配列の作成

Question

前提・実現したいこと

pythonでクラスを２重で格納した配列を作成したいです。
pythonでの記述方法がわからないのでC++で実現したいコードを書きました。
ご教示いただければ幸いです。
よろしくおねがいします。

試しに書いたPythonのコード

import numpy as np

class Vector3D:
    x = 0
    y = 0
    z = 0

class PointCloud:
    pc = Vector3D()

pc1 = PointCloud()
pc2 = PointCloud()
pc3 = PointCloud()
pc4 = PointCloud()

pc_arr = [pc1,pc2,pc3,pc4]

クラスのPointCloud内のpcは２次元配列で各要素にクラスVector3Dを持つようにしたいです。

Pythonで実現したいC++のコード

#include<iostream>
#include<vector>

class Vector3D{//三次元ベクトルクラスを作成
public:
    float X;
    float Y;
    float Z;
};

class PointCloud{//三次元ベクトルを各要素に持つ２次元配列クラスを作成
public:
    std::vector<std::vector<Vector3D> > pc;
};

std::vector<PointCloud> arr_pc(4); //クラスPointCloudを配列で定義

int main(int argc, char const *argv[])
{
    arr_pc[0].pc.resize(2,std::vector<Vector3D>(3)); //arr_pc[0].pcを2✕3でリサイズ
    arr_pc[0].pc[1][2].X = 100.0; //要素に値を代入
    
    std::cout << arr_pc[0].pc[1][2].X << std::endl;

    return 0;
}

Comments

[meg_]

> pythonでの記述方法がわからないのでC++で実現したいコードを書きました
pythonはどの程度知っていますか？

[Takapyon]

pythonの基本構文は知っています。
普段はROSでpythonを使用しています。

[meg_]

今の質問ですとC++のコードをpythonで書いてほしいとの丸投げの印象です。途中まででも良いのでpythonコードを追記いただけませんか？

[Takapyon]

あまりに丸投げな質問の仕方でした。
申し訳ございません。

汚いコードですが書いてみました。
PointCloudクラスを配列で定義できていないのと、
(クラスPointCloudは２次元配列で要素にクラスVector3Dを持つものを作りたいです)
要素へのアクセス方法、
がわからない状況です。
重ね重ね申し訳ございません。

```
import numpy as np

class Vector3D:
x = 0
y = 0
z = 0

class PointCloud:
pc = Vector3D()

pc1 = PointCloud()
pc2 = PointCloud()
pc3 = PointCloud()
pc4 = PointCloud()

pc_arr = [pc1,pc2,pc3,pc4]
```

[meg_]

質問は編集出来ますのでコードは質問に追記しましょう。
ちなみに上記コードでnumpyをインポートしていますが使用していません。numpyの使い方が分からないというのが質問でしょうか？

[Takapyon]

わかりました、ご指摘ありがとうございます。

はい、numpyのndarrayで定義したいです

Answer 1

クラスを自分で定義することが目的でなく、３つのメンバを持つ二次元配列を作って使いたいという話であれば、numpyのStructured arraysをそのまま使えばよいでしょう。

Structured arraysをお読みください。

Comments

[Takapyon]

このような書き方があるのですね、、、
とても参考になりました！
ありがとうございましたm(_ _)m

Answer 2

はい、numpyのndarrayで定義したいです

Vector3D クラスは numpy.ndarray を継承(inheritance)する様にしています。なお、PointCloud.resize() メソッドでは手抜きをしているので、リサイズできるのは1回だけです。

import numpy as np

class Vector3D(np.ndarray):
    """三次元ベクトルクラス"""
    def __new__(cls, x=0, y=0, z=0):
        obj = np.array((x, y, z),
                  dtype=[('X', np.float64), ('Y', np.float64), ('Z', np.float64)])\
              .view(cls)
        return obj

    @property
    def X(self): return self['X'].item()
    @property
    def Y(self): return self['Y'].item()
    @property
    def Z(self): return self['Z'].item()

    @X.setter
    def X(self, value): self['X'] = value
    @Y.setter
    def Y(self, value): self['Y'] = value
    @Z.setter
    def Z(self, value): self['Z'] = value

class PointCloud():
    """三次元ベクトルを各要素に持つ２次元配列クラス"""
    def __init__(self):
        self.pc = []

    def __getitem__(self, item):
        return self.pc[item]

    def resize(self, nrows, ncols):
        if not self.pc:
            self.pc = np.array([
                [Vector3D() for _ in range(ncols)] for _ in range(nrows)
            ], dtype=object)

if __name__ == '__main__':
    from pprint import pprint

    arr_pc = [PointCloud() for _ in range(4)]
    arr_pc[0].resize(2, 3)
    arr_pc[0][1,2].X = 100.0
    pprint(arr_pc[0][1,2].X)

    pprint(type(arr_pc[0]))
    pprint(type(arr_pc[0][0,0]))
    pprint(arr_pc[0][:])

#
100.0
<class '__main__.PointCloud'>
<class '__main__.Vector3D'>
array([[Vector3D((0., 0., 0.), dtype=[('X', '<f8'), ('Y', '<f8'), ('Z', '<f8')]),
        Vector3D((0., 0., 0.), dtype=[('X', '<f8'), ('Y', '<f8'), ('Z', '<f8')]),
        Vector3D((0., 0., 0.), dtype=[('X', '<f8'), ('Y', '<f8'), ('Z', '<f8')])],
       [Vector3D((0., 0., 0.), dtype=[('X', '<f8'), ('Y', '<f8'), ('Z', '<f8')]),
        Vector3D((0., 0., 0.), dtype=[('X', '<f8'), ('Y', '<f8'), ('Z', '<f8')]),
        Vector3D((100., 0., 0.), dtype=[('X', '<f8'), ('Y', '<f8'), ('Z', '<f8')])]],
      dtype=object)

Comments

[Takapyon]

とても参考になるコードありがとうございます！