ある範囲に含まれる数値が何個あるか数えるプログラミング

Question

前提・実現したいこと

一定の範囲に含まれる数値は何個，また別の範囲に含まれる数値は何個といったような個数を数えるプログラミングを作りたいです．

例えばリスト型のzに
z = [1.2 , -3.1 , 2.345, -3.9 , 3.9, 0.3 ]
といったような数値が入っており

s = [-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]
があるとしたら

zの値は
-4<z<-3の数値は何個
-3<z<-2の数値は何個
...
3<z<4の数値は何個

でその個数を順番にリストに格納していくといったことができるようにしたいです．
zにはランダムで，範囲sは例のように順番に格納されています．

なのでこの例の場合だと答えをaとすると
a = [2 , 0 , 0, 0, 1, 1, 1, 1 ]となるような感じです．

zの数値は全部sの範囲内であり，-4<z<4です．
forで回して，個数をlenで調べていけばよさそうですが手段が思いつきません．

sの範囲は，決めたLの半分に+-を付けたものを最小値&最大値にしたいです．
なので今回の例ではL=8,n=8なので-4<-3,-3<-2の範囲ですが

もしL=30,n=60だったら
-15 < z < -14.5
...
14.5< z < 15
のそれぞれの範囲にある数値が何個あるか計算できるようにしたいです．
何卒宜しくお願い致します．

該当のソースコード

L = 8
n = 8
z = [1.2 , -3.1 , 2.345, -3.9 , 3.9, 0.3 ]
n = int(L/n)
min = int(-L/2)
max = int(L/2)
s = list(range(min,max+1,n))
print(s)
>>>[-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]

Answer 1

L と n から s を作るんだったら、
s は作らずに L と n を使うだけでいいのではありませんか？

L = 8
n = 8
z = [1.2 , -3.1 , 2.345, -3.9 , 3.9, 0.3 ]
 
m = -L / 2
w = L / n
a = [0] * n
for v in z:
	a[int((v - m) / w)] += 1
print(a)

# [2, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1]

-3.1 と -3.9 は -4 と -3 の間だから a[0] は 2 ですよね。
それからこのコードでは -4 < z < -3 ではなく -4 <= z < -3 になっています。
境界値と等しいものを除外したければ少し修正が必要です。

Comments

[sd_program]

ありがとうございます.
このコードですと，もしL=30, n=10 とかにしたら
範囲は-15<= z < -12
-12<= z < -9
...
12<= z < 15

といった形に必然的に応用可能ですよね?

[sd_program]

あともう一つ,
申し訳ありません，zを実際に行いたい数値に変更して行ったところ
nがLより大きく，つまりn>Lとなった時
ZeroDivisionError: float division by zero
が出ました．どう対処するのがよろしいでしょうか?

[kazuma-s]

ZeroDivisionError: float division by zero が出た時の z、n、L の値を具体的に書いてください。

[sd_program]

zは-L/2< z L/2 の範囲内で大量にあります．

nは50に，Lは30で行いました．

[kazuma-s]

大量とは具体的にいくつですか？　半分にしてもエラーになりますか？
どんどん半分にして、エラーになる最小限のデータの個数はいくつで実際の値は何ですか？
また、a[int((v - m) / w)] += 1 の前に print(v) を入れて、エラーになる時の v の値を示してください。

Answer 2

一番短く書けるのはpandasを使うことでしょう。
一行でも書けますが二行で書く方が良いと思います。
pandasのcut, qcut関数でビニング処理（ビン分割）とpandas.DataFrameをGroupByでグルーピングし統計量を算出を組み合わせるだけです。

ただ、ビニングするときに、right=Trueにしてもright=Falseにしても、[1 , 0 , 1, 0, 1, 1, 1, 1 ]にはなりませんでした。数え間違えていませんか？

right=Trueの場合の結果

>>> print(result)
(-4, -3]    2
(-3, -2]    0
(-2, -1]    0
(-1, 0]     0
(0, 1]      1
(1, 2]      1
(2, 3]      1
(3, 4]      1
dtype: int64
>>> print(list(result))
[2, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1]

right=Falseの場合の結果

>>> print(result)
[-4, -3)    1
[-3, -2)    1
[-2, -1)    0
[-1, 0)     0
[0, 1)      1
[1, 2)      1
[2, 3)      1
[3, 4)      1
dtype: int64
>>> print(list(result))
[1, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 1]

Comments

[sd_program]

ありがとうございます．
確認してみたところ，数え間違えていました．

pandaは使ったことがないのでおおまかなコードを見せていただけないでしょうか?
お手数をおかけしますがよろしくお願いします．

[sd_program]

s_cut=pd.cut(z,s)
print(s_cut)
>>>
[(1, 2], (-4, -3], (2, 3], (-4, -3], (3, 4], (0, 1]]
Categories (8, interval[int64, right]): [(-4, -3] < (-3, -2] < (-2, -1] < (-1, 0] < (0, 1] < (1, 2] <
(2, 3] < (3, 4]]

これで恐らく範囲ごとに分けられていますよね?ここから範囲内にいくつあるのかを抜き出す方法が分かりません...

Answer 3

np.histogram()関数を使うと数えることができます。
numpy.histogram — NumPy v1.22 Manual

import numpy as np

z = [1.2 , -3.1 , 2.345, -3.9 , 3.9, 0.3 ]
s = [-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4]

a = np.histogram(z, s)[0]
print(a)
# [2 0 0 0 1 1 1 1]

Answer 4

z と s とから求めるのであれば

z = [1.2 , -3.1 , 2.345, -3.9 , 3.9, 0.3 ]
s = [-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]
ans = [len([v for v in z if a < v < b]) for a,b in zip(s, s[1:])]
print(ans)  # [2, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1]