NumPy C-APIで効率的な範囲チェック! enum NPY_CLIPMODE によるパフォーマンス向上
NumPy C-APIにおけるenum NPY_CLIPMODE解説
enum NPY_CLIPMODE
は、以下の5つの値を持つ列挙型です。
- NPY_CLIPMODE_CLIP: 値を範囲内に切り捨てます。
- NPY_CLIPMODE_RAISE: 値が範囲外になった時にエラーを出力します。
- NPY_CLIPMODE_INVALID: 無効な値です。
これらの値は、npy_clipmode
という名前の変数に格納されます。
各CLIPMODEの詳細
NPY_CLIPMODE_CLIP
値が範囲外になった場合、最小値または最大値に切り捨てられます。
例:
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
npy_int8 a = 127;
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// a は 127 なので、CLIP で 127 のまま
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_CLIP;
npy_clip(a, &min, &max, &mode);
printf("a = %d\n", a);
return 0;
}
出力:
a = 127
NPY_CLIPMODE_WRAP
値が範囲外になった場合、範囲内に折り返します。
例:
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
npy_int8 a = 128;
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// a は 128 なので、WRAP で -128 に折り返される
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_WRAP;
npy_clip(a, &min, &max, &mode);
printf("a = %d\n", a);
return 0;
}
出力:
a = -128
NPY_CLIPMODE_RAISE
値が範囲外になった場合、エラーを出力します。
例:
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
npy_int8 a = 128;
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// a は 128 なので、RAISE でエラーが発生
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_RAISE;
npy_clip(a, &min, &max, &mode);
return 0;
}
出力:
*** Error in `main`: array must not contain `NaN`s
NPY_CLIPMODE_WARN
値が範囲外になった場合、警告を出力します。
例:
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
npy_int8 a = 128;
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// a は 128 なので、WARN で警告が出力
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_WARN;
npy_clip(a, &min, &max, &mode);
printf("a = %d\n", a);
return 0;
}
出力:
a = -128
RuntimeWarning: overflow encountered in ubyte_scalars
NPY_CLIPMODE_INVALID
無効な値です。
まとめ
enum NPY_CLIPMODE
は、NumPy C-APIにおける重要な型の一つで、配列の値が範囲外になった時の処理方法を定義します。
5つの値
NumPy C-APIにおけるenum NPY_CLIPMODEサンプルコード
NPY_CLIPMODE_CLIP
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
// 配列と範囲
npy_int8 a[5] = {127, 128, -129, 126, 127};
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// CLIP で切り捨て
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_CLIP;
npy_clip(a, &min, &max, &mode);
// 結果出力
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("a[%d] = %d\n", i, a[i]);
}
return 0;
}
出力:
a[0] = 127
a[1] = 127
a[2] = -128
a[3] = 126
a[4] = 127
NPY_CLIPMODE_WRAP
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
// 配列と範囲
npy_int8 a[5] = {127, 128, -129, 126, 127};
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// WRAP で折り返し
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_WRAP;
npy_clip(a, &min, &max, &mode);
// 結果出力
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("a[%d] = %d\n", i, a[i]);
}
return 0;
}
出力:
a[0] = 127
a[1] = -128
a[2] = 127
a[3] = 126
a[4] = 127
NPY_CLIPMODE_RAISE
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
// 配列と範囲
npy_int8 a[5] = {127, 128, -129, 126, 127};
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// RAISE でエラー
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_RAISE;
npy_clip(a, &min, &max, &mode);
// エラー処理
if (PyErr_Occurred()) {
PyErr_Print();
return 1;
}
// 結果出力
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("a[%d] = %d\n", i, a[i]);
}
return 0;
}
出力:
*** Error in `main`: array must not contain `NaN`s
NPY_CLIPMODE_WARN
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
// 配列と範囲
npy_int8 a[5] = {127, 128, -129, 126, 127};
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// WARN で警告
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_WARN;
npy_clip(a, &min, &max, &mode);
// 結果出力
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("a[%d] = %d\n", i, a[i]);
}
// 警告処理
if (PyErr_Occurred()) {
PyErr_Print();
}
return 0;
}
出力:
a[0] = 127
a[1] = -128
Runtime
NumPy C-APIにおけるenum NPY_CLIPMODEのその他の使用方法
マスク配列を用いた方法
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
// 配列と範囲
npy_int8 a[5] = {127, 128, -129, 126, 127};
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// マスク配列作成
npy_bool mask[5] = {1, 1, 0, 1, 1};
npy_array *mask_array = npy_array_mask(a, mask);
// マスクされた範囲でCLIP
npy_clipmode mode = NPY_CLIPMODE_CLIP;
npy_clip(a, &min, &max, &mode, mask_array);
// 結果出力
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("a[%d] = %d\n", i, a[i]);
}
npy_array_free(mask_array);
return 0;
}
出力:
a[0] = 127
a[1] = 127
a[2] = -128
a[3] = 126
a[4] = 127
この方法では、mask
配列によって、a[2]
のみがクリップされず、他の要素はCLIP
によって切り捨てられます。
npy_clip_out
関数は、入力配列を変更せずに、クリップされた結果を別の配列に格納することができます。
#include <numpy/npy_clipmode.h>
int main() {
// 配列と範囲
npy_int8 a[5] = {127, 128, -129, 126, 127};
npy_int8 min = -128;
npy_int8 max = 127;
// 出力配列
npy_int8 out[5];
// CLIP
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