for ref, value in zip(reference_array.flat, given_array.flat):
    unique[ref] = add(unique[ref], float(value))
with open('file.out', 'w') as out:
    for ref, (sum_, count) in unique.items():
        out.write('%f,%f\n' % (ref, sum_ / count))
Самый быстрый способ расчета средних значений для каждого индекса