[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. storage.go

    package storage import (     "fmt"     "os" ) const DEFAULT_STORAGE_ENGINE = &qu ...

  2. angular开发环境配置全套教程

    第一步.安装node.js 1.需要下载的文件路径:https://nodejs.org/en/download/ 2.安装nodejs: 3.验证node.js 4.npm安装以及验证: npm的安 ...

  3. ABP入门系列目录——学习Abp框架之实操演练

    ABP是"ASP.NET Boilerplate Project (ASP.NET样板项目)"的简称. ASP.NET Boilerplate是一个用最佳实践和流行技术开发现代WE ...

  4. SASS 中变量的默认值

    SASS 中定义的变量,后设置的值会覆盖旧的值. $color: red; $color: blue; .btn { color: $color; } 编译后为: .btn { color: blue ...

  5. 网络协议 22 - RPC 协议(下)- 二进制类 RPC 协议

        前面我们认识了两个常用文本类的 RPC 协议,对于陌生人之间的沟通,用 NBA.CBA 这样的缩略语,会使得协议约定非常不方便.     在讲 CDN 和 DNS 的时候,我们讲过接入层的设计 ...

  6. [区块链] 共识算法之争(PBFT,Raft,PoW,PoS,DPoS,Ripple)

    近几天对区块链中几种常见的共识机制(PBFT,Raft,PoW,PoS,DPoS,Ripple)进行了总结.尽量使用简单易懂语言,篇幅较大,想了解的可以只读每个算法介绍中前边的原理.本篇文章主要参考& ...

  7. vs中开发web站点使IIS Express支持局域网连接

    vs中开发web站点使IIS Express支持局域网连接 在开发webapi的时候,客户端设备都会使用局域网的地址访问webapi,有时候需要调试api.这个时候就需要使用一些技巧了,这里我记录了我 ...

  8. [翻译 EF Core in Action 1.11] 何时不应该使用EF Core

    Entity Framework Core in Action Entityframework Core in action是 Jon P smith 所著的关于Entityframework Cor ...

  9. Spring Boot Web 自定义注解篇(注解很简单很好用)

    自从spring 4.0 开放以后,可以添加很多新特性的注解了.使用系统定义好的注解可以大大方便的提高开发的效率. 下面我贴一段代码来讲解注解: 通过小小的注解我们支持了以下功能: 使 spring. ...

  10. 如何在ASP.NET Core中自定义Azure Storage File Provider

    文章标题:如何在ASP.NET Core中自定义Azure Storage File Provider 作者:Lamond Lu 地址:https://www.cnblogs.com/lwqlun/p ...