順番の異なるリスト同士の近似判定を行いたい

Question

実現したいこと

pytestにおいて以下の２つのリストのような似たような要素を持っているが順番が異なるものを似ていると判定したい

list1 = [[0, 1, 0], [1.5, 1.5, 1], [1, 1, 1]]
list2 = [
         [0.9957229215680655, 0.9953496484935064, 0.9921313221338582],
         [-0.003021697090571867, 0.994807152552038, -0.027387605666003977], 
         [1.500753522646969, 1.4972416752109103, 1.004640371428362]
        ]

補足

list1は元も持っているがlist2はどのような順番になって帰ってくるかわからないという設定です
内積をとって各要素の類似度順に並べたりしましたがうまくいきませんでした．
よろしくお願いいたします．

Answer 1

数値を要素とする2つのリストa1とa2 が近似的に等しいことの判定には、NumPyの
numpy.isclose(a1, a2)
を使うと楽かと思います。

質問にある状況の場合、

• 2つの数値 x と y が「近似的に等しい」ことの定義を例えば「xとyの差の絶対値が0.03以下である」として、
• list2 に含まれる子リストのどれも、それと近似的に等しいリストが list1の中に含まれるかどうかを判定する

のであれば、下記のような関数

import numpy as np

def check_lists(l1, l2):
    for a2 in l2:
        for a1 in l1:
            if np.isclose(a1, a2, atol=0.03, rtol=0).all():
                break
        else:
            return False

    return True

を作っておいて

check_lists(list1, list2)  # => True

とすればよいです。

2つの数値 x と y が「近似的に等しい」ことの定義を修正する場合は、NumPy.iscloseメソッドのキーワード引数、rtol と atol を適宜調整します。

---

補足

BAいただいた後ですが一点補足です。上記のコードの中で

if np.isclose(a1, a2, atol=0.03, rtol=0).all():

としている部分は、より目的に沿ったメソッドとして melianさんの回答にある NumPy.allclose を使って、

if np.allclose(a1, a2, atol=0.03, rtol=0):

とするほうがよいかと思います。

コメントへの返信

コードの中にある else:はどこにかかっているのでしょうか？
コードのイメージはつくのですが，elseの条件が何に当たるのかが理解できません．

とのことですが、この elseブロックは内側のfor文を作る for a1 in l1: に対してオプションで付加されるもので、機能としてはfor a1 in l1:によるforループからbreakで抜けることなく、forループの最後の回が実行された後に呼ばれます。

以下は（質問の回答とは関係のない）簡単な例です。

for i in range(5):
    print(i)
else:
    print('in else block')

上記を実行すると以下のように表示されます。

0
1
2
3
4
in else block

else ブロックの中の print('in else block') が実行されていることが分かります。

次に forループ本体の中のprint(i) の次の行に、「iが2だったらforループをその時点で抜ける」ため以下ように（緑色の）2行を追加します。

for i in range(5):
    print(i)
+   if i == 2:
+       break
else:
    print('in else block')

上記を実行すると出力は

0
1
2

となって、elseブロックの print('in else block') は呼ばれていないことを確認できます。

このように for ループを書いたときに、else: をforとインデントを合わせて書くことで、このforがbreakされることなく全ループを完了した場合のみ呼ばれる処理を、このelse: の中に書くことができます。（けっこう便利です。）

回答に書いたコードでは

def check_lists(l1, l2):
    for a2 in l2:
        for a1 in l1:
            if np.isclose(a1, a2, atol=0.03, rtol=0).all():
                break
        else:
            return False

    return True

となっていますが、内側のループfor a1 in l1:の中で、もし a1 とa2が近似的に等しいリストであればbreakしています。なぜbreakしているかというと、外側のループで得られる ar2 に近似的に等しいリストが、l1の中にあるかどうかを先頭から1つずつ確認しているわけですが、見つかった時点でその後は探す必要がないので breakさせています。

l1 のどの子リスト ar1 もa2 に近似的に等しくない場合は、breakで抜けないことになり、この場合はa2 に近似的に等しいリストが l1に無いので、この時点で、（つまり、それ以降のar2 については調べる必要なく）関数 check_lists(l1, l2) は Falseを返すことを決定できます。この「あるa2に近似的に等しい子リストがl1にないことが分かればその時点で即座に関数から False を返させる」処理を実現するために、for a1 in l1: に対する else: を使っています。

公式ドキュメントでは、4.4. break 文と continue 文とループの else 節 にサンプルと説明があります。

Comments

[naka]

ありがとうございます！！

[naka]

補足もいただきありがとうございます．
初歩的な質問て申し訳ないのですがコードの中にある `else:`はどこにかかっているのでしょうか？
コードのイメージはつくのですが，elseの条件が何に当たるのかが理解できません．
お答えいただけると幸いです．よろしくお願いいたします．

[退会済みユーザー]

回答のほうに追記しました。for に対する else はけっこう便利です。

[naka]

例も含めて丁寧なコメントへの返信ありがとうございます！！！
初めて知ったelseの使い方だったので公式ドキュメントを参照にしながら理解を深めたいと思います．

Answer 2

numpy.allclose — NumPy v1.24 Manual

print(np.allclose(sorted(list1), sorted(list2), atol=0.03))

# True

Comments

[naka]

回答ありがとうございます！