Numpy:常用的线性代数计算方法


  • 不间断更新

注:以下运算的对象a, b, c均为numpy.ndarray,并称其为numpy数组,简称数组

单个数组运算 a.shape = (4, 6)

  • a.sum(axis=0) :纵向求和,返回数组的shape为(6)
  • a.sum(axis=1):横向求和,返回数组的shape为(4)
  • a.sum():求和,返回数组所以元素的和
  • a+2, a-2, a*2, a/2, a%2, a//2, a**2:对数组的每个元素进行相应的运算操作
  • a.T:转置

两个数组运算

  • a+b:a、b形状相同,同位置的元素相乘,返回同型数组。其他算术操作符(+, -, *, /, //, %)同理
  • np.dot(a, b) :按矩阵运算法则
  • np.vdot(a, b):先将a、b展开成行向量,再计算向量的数量积

数组自动扩展及变形a.shape=(4, 6), b.shape=(4, 1), c.shape=(1, 6), d.shape=(6,)

  • a+b:a的每一列与b相加,其他的算术运算符(+, -, *, /, //, %)同理
  • a+c:a的每一行与c相加,其他的算术运算符(+, -, *, /, //, %)同理
  • np.dot(a, d):效果同np.dot(a, d.reshape(6, 1))

三维数组运算

  • 在实现机器学习算法的时候,为了优化运算速度,需要将运算向量化,也就是要用到这里的数组运算,有时会出现三维数组的运算。
x = [[[1, 1, 1]],
     [[2, 2, 2]]]
a = np.array(x)
w = np.array(x)+1

z = np.array([np.dot(m.T, n) for m, n in zip(a, b)])
z
z.sum(axis=0)/2
  • 输出如下
array([[[2, 2, 2],
        [2, 2, 2],
        [2, 2, 2]],

       [[6, 6, 6],
        [6, 6, 6],
        [6, 6, 6]]])
array([[ 4.,  4.,  4.],
       [ 4.,  4.,  4.],
       [ 4.,  4.,  4.]])
  • 这里是简单模拟a、w在每一层上求点积,得到的结果在深度方向上求平均,在神经网络算法中求权重的梯度时经常用到。
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