Ya que se trata de una tarea de algún curso, y este sitio no resuelve tareas a los usuarios, me limitaré a darte algunas ideas para que tú mismo llegues a la solución.
Creación de la matriz
Lo primero ¿de qué tamaño es la matriz que debes crear? Si observas su estructura, verás que siempre tiene un número impar de filas (y de columnas, pues la matriz es cuadrada), y que ese número es fácil de calcular dado N. Las N primeras filas tienen los números de N a 1 descendente, y las N-1 siguientes tienen de 2 a N de nuevo. Así que el total es N + N -1, o sea 2N-1
Por tanto debes comenzar por crear una matriz de tamaño (2N-1)x(2N-1) rellena con el número N. Esto es fácil con numpy. No necesitas ningún tipo de bucles ni listas ni appends. La función np.zeros()
te retorna una matriz rellena con ceros, del tamaño que le indiques:
import numpy as np
a = np.zeros(shape=(2*N-1, 2*N-1))
Ahora, gracias a que numpy opera "vectorialmente" (sobre varios elementos de una matriz a la vez) basta hacer a = a + N
en una sola instrucción para que todos los ceros de a
pasen a tener el valor N
(pues se suma N a todos ellos).
Estructura solicitada
Tenemos una matriz rellena de números iguales (N
) pero queremos que dentro de ella haya otra mas pequeña rellena de N-1, y dentro de esa otra más pequeña aún rellena de N-2, así hasta llegar a una matriz de un solo elemento en el centro, que contenga el valor 1.
numpy permite seleccionar un sub-rango de una matriz con la siguiente sintaxis:
a[fila_inicial:fila_final, columna_inicial:columna_final]
Recuerda que además los índices en python pueden ser negativos, lo que cuenta desde el final. Esto hace sencillo seleccionar una submatriz que excluya las primeras y últimas filas y columnas, que es lo que necesitas. Además se puede asignar un valor al sub-rango seleccionado en una sola asignación, por ejemplo:
a[1:-1, 1:-1] = N-1
Esta expresión seleccionará la submatriz que va de la fila 1 a la -1, y lo mismo con las columnas. Es decir, la submatriz que resulta de excluir la fila 0 y la última fila, y lo mismo con las columnas. A esa submatriz (a todos sus elementos en una sola instrucción) les asignamos el valor N-1.
Estos son los rudimentos. Ahora sólo te queda pensar cómo hacer el bucle que repita la operación anterior para cada una de las submatrices necesarias.
int()
produce un 0, por tanto estás rellenando con ceros. ¿por qué esperabas que fuese a salir el patrón deseado? tienes que inicializar cada elemento con un valor que dependa dei
yj
según el patrón deseado.