Vamos lá -
NumPy faz um uso interessante da sintaxe de objeto[ ...]
do Python, e consegue usar a mesma para endereçar índices multidimensionais e até faixas de índices em cada dimensão - além de outros usos (como máscara de elementos, se o objeto dentro do índice for um array booleano, por exemplo).
O que permite tudo isso é o mecanismo de sobrecarga de operadores do Python - basicamente o que está dentro dos colchetes numa expressão do tipo objeto[...]
é passado para o método __getitem__
do mesmo objeto, se for um acesso pra leitura, e para o método __setitem__
se for um acesso de atribuição (objeto[...] = ...
).
E aí tem basicamente duas coisas a mais definidas na sintaxe da línguagem: elementos dentro do colchete separados por ,
são passados como uma tupla para o __getitem__/__setitem__
,e "fatias" definidas com o uso de :
são passados como um objeto do tipo slice
. Um acesso do tipo objeto[0:5, 2:7]
é passado como uma tupla de 2 posições, cada uma contendo um objeto do tipo slice
. Um slice
por sua vez é um objetinho bem simples - que basicamente tem três atributos start
, stop
e step
.
Tudo isso para dizer que: você pode construir essa tupla de slices programaticamente, como se cria uma tupla qualquer, e chamar explicitamente o método __setitem__
.
Então, dá pra fazer assim -
In [1]: import numpy as np
In [2]: a np.zeros((5,5,5))
File "<ipython-input-2-9dd98a1448d1>", line 1
a np.zeros((5,5,5))
^
SyntaxError: invalid syntax
In [3]: a =np.zeros((5,5,5))
In [4]: b = np.zeros((3, 3, 3))
In [5]: b += 5
In [6]: b
Out[6]:
array([[[5., 5., 5.],
[5., 5., 5.],
[5., 5., 5.]],
[[5., 5., 5.],
[5., 5., 5.],
[5., 5., 5.]],
[[5., 5., 5.],
[5., 5., 5.],
[5., 5., 5.]]])
In [7]: a
Out[7]:
array([[[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.]],
...
[[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.]]])
In [10]: indices = tuple(slice(0, b.shape[i]) for i in range(len(b.shape)))
In [11]: a.__setitem__(indices, b)
In [12]: a
Out[12]:
array([[[5., 5., 5., 0., 0.],
[5., 5., 5., 0., 0.],
[5., 5., 5., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.]],
[[5., 5., 5., 0., 0.],
[5., 5., 5., 0., 0.],
[5., 5., 5., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.]],
[[5., 5., 5., 0., 0.],
[5., 5., 5., 0., 0.],
[5., 5., 5., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.]],
[[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.]],
[[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.],
[0., 0., 0., 0., 0.]]])
A expressão indices = tuple(slice(0, b.shape[i]) for i in range(len(b.shape)))
faz o que eu descrevi acima: para cada dimensão no shape de b (no caso 3x3x3 e 5x5x5 para o a: dimensão e comprimento do shape são 3), cria um objeto "slice" dizendo o tamanho daquela dimensão que queremos ter como "alvo" em "a" - slice(0, 3) dentro da tupla é o mesmo que [0:3, ...]
dentro do colchete.
Suponho que você entenda o for
inline aí nessa expressão - o conjunto todo slice(0, b.shape[i]) for i in range(len(b.shape))
é uma "generator expression", que quando passada como parâmetro para o construtor da classe tuple
cria uma tupla com cada valor gerado.
E na sequência, o método a.__setitem__
é chamado, como descrivi acima: com a tupla de slices explícita se comportando exatamente como a expressão [0:3, 0:3, 0:3]
- e o segundo parâmetro o "valor" que vamos atribuir para as slices selecionadas. (Como as slices reproduzem o shape de b, ele 'encaixa' certinho).
Agora, supondo-se que esse mecanismo do __setitem__
não existisse, ou fosse muito mais complicado - um outro caminho seria gerar programaticamente a "a[0:3, 0:3, [0:3] = b"
como uma string, e efetuar uma chamada a exec
- que compila e executa uma string contendo código Python. O uso de eval
e exec
no entanto não é recomendado se não há necessidade: é fácil introduzir vulnerabilidades de segurança em código usando o mesmo, e a performance deles também é muito ruim (por que envolve compilar o código Python na string).