Python的广播机制什么时候用到,用法是怎样
Admin 2022-05-20 群英技术资讯 581 次浏览
python语言在设计的时候,就就考虑到用于两个运算的矩阵或向量维度不匹配的问题。例如,我们有矩阵A,让矩阵每个元素都加1,直接使用
A+1,就可以完成目的。这其中就用到了python的广播机制,所以在很多python的第三方库中,都支持广播机制,例如Numpy、pytorch。
假设我们有一个矩阵A,一个矩阵B,它们的 + - * 运算,就是一一对应元素的操作
矩阵 A ∈ R 3 × 3 A\in R^{3\times 3} A∈R3×3 与向量 b ∈ R 1 × 3 b\in R^{1\times 3} b∈R1×3 的运算,向量 b ∈ R 1 × 3 b\in R^{1\times 3} b∈R1×3会根据矩阵A的维度,扩展自身的维度, [ 1 × 3 ] → [ 3 × 3 ] [1\times 3]\to[3 \times 3] [1×3]→[3×3], 第一个维度大小是1,所以就会向列的方向扩展,即复制多个行。如图所示。
同样,如果向量 b ∈ R 3 × 1 b\in R^{3\times 1} b∈R3×1 ,就会向行扩展,即复制多个列。
如果两个向量的size相同,那就没话说了,运算之后也还是向量,只有在两个向量size不相同的时候才有广播。
向量 a ∈ R 3 × 1 a\in R^{3\times 1} a∈R3×1 向量 b ∈ R 1 × 3 b\in R^{1\times 3} b∈R1×3 或者向量 b ∈ R 3 b\in R^{3} b∈R3,两者的size就不一样了。向量a会向维度大小为1的方向扩张,b也是这样。
值得注意的是,我们使用numpy的时候,
# 构造一个向量 import numpy as np a = np.arange(10) # (10,None)
a是只有一个维度的。不管你是旋转还是转置,它都不会变化。要想实现广播,就要给a增加一个维度
import numpy as np a = np.arange(10) a = np.expand_dims(a,1) # (10,1)
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