Создание декартова произведения набора векторов в Python?

Для конкретного случая пространства натуральных чисел вам нужно np.indices:

>>> np.indices((4, 4)).reshape(2,-1).T
array([[0, 0],
       [0, 1],
       [0, 2],
       [0, 3],
       [1, 0],
       [1, 1],
       [1, 2],
       [1, 3],
       [2, 0],
       [2, 1],
       [2, 2],
       [2, 3],
       [3, 0],
       [3, 1],
       [3, 2],
       [3, 3]])

(на самом деле numpy выводит их в сетке, но вам нужен одномерный список точек, поэтому .reshape)

В противном случае то, что вы описываете, это не набор мощности, а декартово произведение.

itertools.product(range(4), repeat=3)

Изменить: этот ответ работает, но я думаю, что ответ Эрика лучше, потому что его легче обобщить.

В интересах помощи другим, которые могут наткнуться на этот вопрос. Вот очень простой способ ответить на вышеуказанный вопрос. Он использует np.where, чтобы найти все индексы матрицы, соответствующие определенным критериям. Здесь нашим критерием является как раз то, чему удовлетворяет вся матрица. Это эквивалентно проблеме выше. Это верно только для примера, как указано выше, но не должно быть слишком сложно обобщить это до N измерений.

import numpy as np
dim=3
gran=5

def vec_powerset(dim, gran):
    #returns a list of all the vectors for a three dimensional vector space
    #where the elements of the vectors are the naturals up to gran

    size=tuple([gran]*dim)
    a=np.zeros(size)

    return [[np.where(a>(-np.inf))[0][x],np.where(a>(-np.inf))[1][x],
    np.where(a>(-np.inf))[2][x]] for x in
    range(len(np.where(a>(-np.inf))[0]))]

print vec_powerset(dim,gran)

[[0, 0, 0], [0, 0, 1], [0, 0, 2], [0, 0, 3], [0, 0, 4], [0, 1, 0], [0, 1, 1], [0, 1, 2], [0, 1, 3], [0, 1, 4], [0, 2, 0], [0, 2, 1], [0, 2, 2], [0, 2, 3], [0, 2, 4], [0, 3, 0], [0, 3, 1], [0, 3, 2], [0, 3, 3], [0, 3, 4], [0, 4, 0], [0, 4, 1], [0, 4, 2], [0, 4, 3], [0, 4, 4], [1, 0, 0], [1, 0, 1], [1, 0, 2], [1, 0, 3], [1, 0, 4], [1, 1, 0], [1, 1, 1], [1, 1, 2], [1, 1, 3], [1, 1, 4], [1, 2, 0], [1, 2, 1], [1, 2, 2], [1, 2, 3], [1, 2, 4], [1, 3, 0], [1, 3, 1], [1, 3, 2], [1, 3, 3], [1, 3, 4], [1, 4, 0], [1, 4, 1], [1, 4, 2], [1, 4, 3], [1, 4, 4], [2, 0, 0], [2, 0, 1], [2, 0, 2], [2, 0, 3], [2, 0, 4], [2, 1, 0], [2, 1, 1], [2, 1, 2], [2, 1, 3], [2, 1, 4], [2, 2, 0], [2, 2, 1], [2, 2, 2], [2, 2, 3], [2, 2, 4], [2, 3, 0], [2, 3, 1], [2, 3, 2], [2, 3, 3], [2, 3, 4], [2, 4, 0], [2, 4, 1], [2, 4, 2], [2, 4, 3], [2, 4, 4], [3, 0, 0], [3, 0, 1], [3, 0, 2], [3, 0, 3], [3, 0, 4], [3, 1, 0], [3, 1, 1], [3, 1, 2], [3, 1, 3], [3, 1, 4], [3, 2, 0], [3, 2, 1], [3, 2, 2], [3, 2, 3], [3, 2, 4], [3, 3, 0], [3, 3, 1], [3, 3, 2], [3, 3, 3], [3, 3, 4], [3, 4, 0], [3, 4, 1], [3, 4, 2], [3, 4, 3], [3, 4, 4], [4, 0, 0], [4, 0, 1], [4, 0, 2], [4, 0, 3], [4, 0, 4], [4, 1, 0], [4, 1, 1], [4, 1, 2], [4, 1, 3], [4, 1, 4], [4, 2, 0], [4, 2, 1], [4, 2, 2], [4, 2, 3], [4, 2, 4], [4, 3, 0], [4, 3, 1], [4, 3, 2], [4, 3, 3], [4, 3, 4], [4, 4, 0], [4, 4, 1], [4, 4, 2], [4, 4, 3], [4, 4, 4]]