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Syntax for typing multi-dimensional arrays

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topic: feature
Vorherrschende Sprache
Python
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Beschreibung

As part of the larger project for multi-dimensional arrays (https://github.com/python/typing/issues/513), one of the first questions I would like to settle is what syntax for typing data-types and shapes should look like.

Both dtype and shape should be optional, and it should be possible to define multi-dimensional arrays for which either or both of these are generic:

  • dtype: indicates the data type for array elements, e.g., np.float64
  • shape: indicates the shape of the multi-dimensional array, a tuple of zero or more integers. We would like to support integer and variable sized dimensions, and variable numbers of dimensions. These are most naturally represented with indexing by a variadic number of integer, variable, colon : and/or ellipsis ... arguments, e.g., NDArray[1, N, :, ...] for an array with dimensions of size 1, size N, and arbitrary size, followed by 0 or more arbitrary sized dimensions.

For NumPy, ideally we would like to add basic typing support for dtype (using Generic) even before typing for shape is possible. But we'd like to know what the ultimate syntax should look like, so we don't paint ourselves into a corner.

One key question: can we safely rely on using a single generic argument for dtypes (e.g., np.ndarray[np.float64]) as indicating an array without any shape constraints?

My doc (same as in the master issue) considers a number of options under the "Possible syntax" section.

So far, I think the best option is some variation of "two generic arguments", for dtype and shape. But this could quickly get annoyingly verbose when sprinkled all over a code-base, e.g., np.ndarray[np.float32, Shaped[..., N, M]]:

  • It would be nice to support syntax like np.ndarray[np.float32] (the multi-dimensional equivalent of List[float]) as an alias for np.ndarray[np.float32, Any], but we don't yet have optional arguments for generics (variadic arguments are a somewhat awkward fit for a single argument).
  • It would also be nice to allow omitting Shaped[], e.g., by writing dimensions as variadic generics to the array type like np.ndarray[np.float32, ..., N, M]. One possible ambiguity is how to specify scalar arrays: np.ndarray[np.float32,] looks very similar to np.ndarray[np.float32]. But scalar arrays are rare enough that these could potentially be resolved by disallowing np.ndarray[np.float32,] in favor of requiring np.ndarray[np.float32, Shape[()]].

Beitragsleitfaden

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Erste Schritte

  1. Lies das ganze Issue und danach den Beitragsleitfaden des Projekts.
  2. Schreib ins Issue, dass du es übernimmst — das erspart doppelte Arbeit.
  3. Forke das Repository und arbeite in einem Branch.
  4. Öffne einen Pull Request, der die Issue-Nummer nennt.

Rechercherichtung

Beginne mit dem Issue zu größeren mehrdimensionalen Arrays (#513) und dem verknüpften Designdokument, insbesondere mit dem Abschnitt „Possible syntax“. Vergleiche die vorgeschlagenen Formen für dtype und shape, einschließlich generischer und variadischer Argumente, und sieh dir die bestehende Diskussion an. Als erledigt gilt die Aufgabe, wenn eine festgelegte Syntax gefunden und dokumentiert wurde, die die genannten optionalen und generischen Fälle unterstützt.

Vom Indexierungsmodell aus dem Issue-Text verfasst.

Bewertung

Tech-Stack
numpy, python
Bereich
developer-experience, tooling
Issue-Typ
Feature
Schwierigkeit
5/5
Geschätzter Aufwand
Über eine Woche
Aktivitätsstatus
Veraltet
Klarheit
Muss geklärt werden
Anfängerfreundlichkeit
25/100

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