[开发技巧]·Numpy广播机制的深入理解与应用

1.问题描述

我们在使用Numpy进行数据的处理时,经常会用到广播机制来简化操作,例如在所有元素都加上一个数,或者在某些纬度上作相同的操作。广播机制很方便,但是概念却也有些复杂,可能会让一些初学者感到困惑,在使用过程中,产生一些错误。

本文以实战演练的方式来讲解广播机制的概念与应用,不仅仅适用于Numpy,在TensorFlow,PyTorch,MxNet的广播机制中同样适用。

2.原理讲解

广播机制遵循一下准则:

1.首先以最长纬度为准拓展为相同纬度大小,有些纬度为零,先变为1,在进行广播。

2.纬度上从右往左进行匹配,两个数组要么在一个纬度上相同,要么其中一个为1。

3.各个相匹配纬度上的数据都以此最长的shape为准进行复制对齐。

3.实战演练

>>> import numpy as np
>>> num1 = np.array(3)
>>> num1.shape
()
>>> al = np.ones([1,3])
>>> bl = np.ones([4,1])*2
>>> al
array([[1., 1., 1.]])
>>> bl
array([[2.],
[2.],
[2.],
[2.]])

我们新建了一些数据,其中num1是一个标量,纬度为0,al与bl都是纬度为2的矩阵

现在我们让al+num1

>>> al_num1 = al+num1
>>> al_num1
array([[4., 4., 4.]])

根据矩阵加法的准则,两个矩阵的形状必须相同,对应元素相加,我们可以求得num1广播操作时,变成了array([[3., 3., 3.]])

其实就对应上面三个法则,首先这两个数据先进行条件1的操作,num1就变成了array([[3.]]),然后就满足了条件2,被条件3进行了广播。

再举一个例子,让al+bl,和上面例子类似,al与bl都被拓展为了shape(4,3),大家可以自己根据法则计算推理一遍。

>>> al_bl = al + bl
>>> al_bl
array([[3., 3., 3.],
[3., 3., 3.],
[3., 3., 3.],
[3., 3., 3.]])

最后举一个不符合的例子

>>> cl = np.ones([2,2])*3
>>> cl
array([[3., 3.],
[3., 3.]])
>>> al_cl = al + cl
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: operands could not be broadcast together with shapes (1,3) (2,2)

为什么此次广播失败了呢,我们可以发现cl与al的最右边第一个纬度,大小既不相等,其中一个也不为1或者0(如果为0也会被拓展为1)。所以无法进行广播。

Hope this helps

[开发技巧]·Numpy广播机制的深入理解与应用的更多相关文章

  1. [开发技巧]·Numpy中对axis的理解与应用

    [开发技巧]·Numpy中对axis的理解与应用 1.问题描述 在使用Numpy时我们经常要对Array进行操作,如果需要针对Array的某一个纬度进行操作时,就会用到axis参数. 一般的教程都是针 ...

  2. numpy广播机制,取特定行、特定列的元素 的高级索引取法

    numpy广播机制,取特定行.特定列的元素 的高级索引取法 enter description here enter description here

  3. NumPy 广播机制(Broadcasting)

    一.何为广播机制 a.广播机制是Numpy(开源数值计算工具,用于处理大型矩阵)里一种向量化数组操作方法. b.Numpy的通用函数(Universal functions) 中要求输入的两个数组sh ...

  4. 安卓开发笔记——Broadcast广播机制(实现自定义小闹钟)

    什么是广播机制? 简单点来说,是一种广泛运用在程序之间的传输信息的一种方式.比如,手机电量不足10%,此时系统会发出一个通知,这就是运用到了广播机制. 广播机制的三要素: Android广播机制包含三 ...

  5. numpy中的广播机制

    广播的引出 numpy两个数组的相加.相减以及相乘都是对应元素之间的操作. import numpy as np x = np.array([[2,2,3],[1,2,3]]) y = np.arra ...

  6. numpy和tensorflow中的广播机制

    广播的引出 numpy两个数组的相加.相减以及相乘都是对应元素之间的操作. import numpy as np x = np.array([[2,2,3],[1,2,3]]) y = np.arra ...

  7. [开发技巧]·pandas如何保存numpy元素

    [开发技巧]·pandas如何保存numpy元素 ​ 1.问题描述 在开发的过程中遇到一个问题,就是需要把numpy作为pandas的一个元素进行保存,注意不是作为一列元素.但是实践的过程中却不顺利, ...

  8. [开发技巧]·TensorFlow中numpy与tensor数据相互转化

    [开发技巧]·TensorFlow中numpy与tensor数据相互转化 个人主页–> https://xiaosongshine.github.io/ - 问题描述 在我们使用TensorFl ...

  9. Numpy常用概念-对象的副本和视图、向量化、广播机制

    一.引言 在我们操作数组的时候,返回的是新数组还是原数组的链接,我们就需要了解对象副本和视图的区别. 向量化和广播是numpy内部实现的基础. 二.对象副本和视图 我们应该注意到,在操作数组的时候返回 ...

随机推荐

  1. statsd.go

        }     return arr[indexOfPerc] }

  2. Python数据结构应用4——搜索(search)

    Search是数据结构中最基础的应用之一了,在python中,search有一个非常简单的方法如下: 15 in [3,5,4,1,76] False 不过这只是search的一种形式,下面列出多种形 ...

  3. Chapter1:基础

    整本书的核心:语言的设计与实现 我们所看到的设计是显示的,语法定义的, 而实现是隐式的,决定了编译或运行时的行为. 了解设计的目的,可以推测实现的细节,也可以自己实现设计. 学习具体的实现,更充分的达 ...

  4. FTRL(Follow The Regularized Leader)学习总结

    摘要: 1.算法概述 2.算法要点与推导 3.算法特性及优缺点 4.注意事项 5.实现和具体例子 6.适用场合 内容: 1.算法概述 FTRL是一种适用于处理超大规模数据的,含大量稀疏特征的在线学习的 ...

  5. 隐马尔可夫模型(HMM)总结

    摘要: 1.算法概述 2.算法推导 3.算法特性及优缺点 4.注意事项(算法过程,调参等注意事项) 5.实现和具体例子 6.适用场合 内容: 1.算法概述 隐马尔科夫模型(Hidden Markov ...

  6. Adobe Photoshop CC 2019 for Mac v20.0.4 中文版安装教程

    全新Adobe Photoshop CC 2019 mac特别版终于上线了,简称ps cc 2019,Adobe Photoshop CC 2019 for Mac v20.0.4 中文版安装教程分享 ...

  7. Java语言编程 - Java第一个程序HelloWorld

    3.1 新建Java文件 首先新建一个文件夹,用于存放写的Java程序,例如我存放Java程序的位置为” D:\Files\code\java”. 在该文件夹中,右键新建一个文本文档 将文件名重命名为 ...

  8. Python-爬取妹子图(单线程和多线程版本)

    一.参考文章 Python爬虫之——爬取妹子图片 上述文章中的代码讲述的非常清楚,我的基本能思路也是这样,本篇文章中的代码仅仅做了一些异常处理和一些日志显示优化工作,写此文章主要是当做笔记,方便以后查 ...

  9. 一个Mini的ASP.NET Core框架的实现

    一.ASP.NET Core Mini 在2019年1月的微软技术(苏州)俱乐部成立大会上,蒋金楠老师(大内老A)分享了一个名为“ASP.NET Core框架揭秘”的课程,他用不到200行的代码实现了 ...

  10. B哥竟然也被裁了,聊一聊我的看法

    B哥的故事 B哥是在17年底朋友聚会上认识的一个哥们,因为都是程序员,也聊得来.就加了微信.今年是他北漂的第三个年头了. B哥是从小南方长大的一个男孩,高中学习还凑凑活活,勉强过了二本,上了大学没人管 ...