合适的数据类型可保存指向numpy ndarray元素的指针

如何解决合适的数据类型可保存指向numpy ndarray元素的指针

对于python项目，我的任务是合并两个同事的工作并调用他们的函数。 要将问题分解为实质，请考虑以下情形：

同事A在其“ body_class.py”模块中计算对象的位置和速度值，如下所示：

class Body:
def __init__(self,x,y,z,vx,vy,vz):
    self.x = x
    self.y = y
    self.z = z
    self.vx = vx
    self.vy = vy
    self.vz = vz

对于他编程的其他功能，他希望保持代码尽可能的简洁，并使用各自的名称调用位置和速度矢量的组成部分。因此，他将它们保存为单独的变量。

同事B需要使用所有 Body 对象的位置和速度值来进行一些时间紧迫的计算，因此他决定使用numpy ndarrays来实现更快的矩阵计算。他期望工作的输入是一个二维numpy ndarray，其中包含所有 Body 对象的所有位置和速度分量（形式为三个 Body 对象的示例）：

state = np.array([[2,3,-2,-3],#Body 1
                 [0,1,0],#Body 2
                 [0,5,2,4,2]])   #Body 3

是否可以将使用面向对象实例变量进行同事A的操作的代码清晰度与numpy进行同事B的计算的效率优势相结合？ 我最初的想法是将包含所有对象的位置和速度信息的ndarray保存为 Body 类的类变量（以便同事B可以轻松访问此变量“状态”），类似于：

class Body:
states = np.empty([0,6])
def __init__(self,vz):
    self.x = x
    self.y = y
    self.z = z
    self.vx = vx
    self.vy = vy
    self.vz = vz
    Body.states = np.concatenate((self.states,np.array([[self.x,self.y,self.z,self.vx,self.vy,self.vz]])),axis=0)

...然后为每个仅包含指向相应ndarray元素的指针/引用的Body对象创建一个实例变量（这样，同事A可以通过调用 self.x 从类内部，而不必不断更新此实例变量和相应的ndarray元素），但是我不知道是否可以在Python中实现，更不用说这是否是解决这种情况的好方法，或者最好的解决方案是只选择两种可能性之一（ndarray VS实例变量）

欢迎任何想法和建议！预先感谢您的帮助！

更新：

该项目是一个模拟，因此在模拟的每个时间步骤中都会执行上述两个操作，这使性能成为问题。 因此，我正在寻找一种解决方案，使其可以将所有Body对象的位置和速度值直接存储在一个大型2D数组中（这是同事B的必需输入），同时仍然可以通过其对象实例访问它们名称（例如b1.x）或其他更有意义的名称，而不必使用诸如state [3,2]之类的数组索引。

我要防止的是必须首先在其实例属性中为每个Body实例设置位置和速度值，然后必须在每个时间步中通过遍历所有Body来再次构造大型2D数组“状态”实例并将它们各自的位置和速度值堆叠在一起（据我所知，这对性能会非常不利，但是如果我错了，请纠正我）

解决方法

听起来像是命名元组的工作：

from collections import namedtuple

Body = namedtuple('Body',['x','y','z','vx','vy','vz'])
b1 = Body(2,3,-2,3)

# now it is possible to access attributes both by name...
b1.x  # returns 2
# ... and as an array
np.array(b1)  # array([ 2,3])

UPD：子类化和跟踪对象实例PoC

_Body = namedtuple('Body','vz'])

class Body(_Body): 
    instances = set() 
 
    def __new__(cls,*args,**kwargs): 
        body = super(Body,cls).__new__(cls,**kwargs) 
        Body.instances.add(body) 
        return body 
         
    def __del__(self): 
        Body.instances.remove(self) 
         
    def xy(self): 
        return self.x + self.y 

    @classmethod 
    def states(cls):
        # will return a 2D numpy array of all Body instances
        return np.array(list(cls.instances))