Numpy矩阵乘法广播

yhqotfr8  于 2023-08-05  发布在  其他
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我有一个由N个3x3数组组成的数组(一个矩阵集合,尽管数据类型是np.ndarray),我有一个由N个3x1数组组成的数组(一个向量集合)。我想做的是将每个矩阵乘以每个向量,所以我希望得到N个3x1数组。
简单的例子:

A = np.ones((6,3,3))
B = np.ones((6,3,1))
np.dot(A,B) # This gives me a 6x3x6x1 array, which is not what I want
np.array(map(np.dot,A,B)) # This gives me exactly what I want, but I don't want to have to rely on map

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我已经尝试了各种整形,探索了einsum等,但不能让它以我想要的方式工作。我如何让这个工作与numpy广播?这个操作最终将需要执行数千次,我不希望map或列表解析操作减慢速度。

7gyucuyw

7gyucuyw1#

您可以使用np.einsum来计算点积并创建所需形状的矩阵:

np.einsum('ijk,ikl->ijl', A, B)

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pdtvr36n

pdtvr36n2#

可以使用Python 3.5或更高版本中的内置矩阵乘法,在PEP 465中引入。

$ python --version
Python 3.6.6

>>> import numpy as np
>>> A = np.ones((6,3,3))
>>> B = np.ones((6,3,1))
>>> C = A @ B
>>> print(C)
[[[3.]
  [3.]
  [3.]]

 [[3.]
  [3.]
  [3.]]

 [[3.]
  [3.]
  [3.]]

 [[3.]
  [3.]
  [3.]]

 [[3.]
  [3.]
  [3.]]

 [[3.]
  [3.]
  [3.]]]

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nqwrtyyt

nqwrtyyt3#

A = np.random.rand(6, 3, 3)
B = np.random.rand(6, 3, 1)
C = np.array(map(np.dot, A, B))
D = np.sum(A*B.swapaxes(1, 2), axis=2)[..., None]
assert np.allclose(C, D)
assert C.shape == D.shape == (6, 3, 1)

字符串
“allclose”是因为两种方法之间存在1 e-16量级的浮点舍入差异。
.swapaxis和[...,None]只是为了让数组符合您指定的形状。你也可以更简单地表示它:

A = np.random.rand(6, 3, 3)
B = np.random.rand(6, 3)
C = np.array(map(np.dot, A, B))
D = np.sum(A*B[:, None, :], axis=2)
assert np.allclose(C, D)
assert C.shape == D.shape == (6, 3)

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