multiply是對(duì)應(yīng)元素相乘,而 * 、np.matmul() 函數(shù) 與 np.dot()函數(shù) 相當(dāng)于矩陣乘法(矢量積),對(duì)應(yīng)的列數(shù)和行數(shù)必須滿足乘法規(guī)則;如果希望以數(shù)量積的方式進(jìn)行,則必須使用 np.multiply 函數(shù),如下所示:
a = np.mat([[1, 2, 3, 4, 5]]) b = np.mat([[1,2,3,4,5]]) c=np.multiply(a,b) print(c)
結(jié)果是
[[ 1 4 9 16 25]]
a = np.mat([[1, 2, 3, 4, 5]])
b = np.mat([ [1],[2],[3],[4],[5] ] )
d=a*b
print(d) #a是shape(1,5),b是shape(5,1),結(jié)果是一個(gè)實(shí)數(shù)
結(jié)果是
[[55]]
* 與 multiply均表示的是數(shù)量積(即對(duì)應(yīng)元素的乘積相加),np.matmul與np.dot表示的是矢量積(即矩陣乘法)。
代碼:
if __name__ == '__main__': w = np.array([[1,2],[3,4]]) x = np.array([[1,3],[2,4]]) w1 = np.array([[1,2],[3,4]]) x1 = np.array([[1,2]]) w_mat = np.mat([[1,2],[3,4]]) x_mat = np.mat([[1,3],[2,4]]) print("x1.shape:",np.shape(x1)) w_x_start = w*x w_x_dot = np.dot(w,x) x_w_dot = np.dot(x,w) w_x_matmul = np.matmul(w, x) x_w_matmul = np.matmul(x, w) w_x_multiply = np.multiply(w,x) x_w_multiply = np.multiply(x, w) #w1_x1_matmul = np.matmul(w1, x1) x1_w1_matmul = np.matmul(x1, w1) w_x_mat_matmul = np.matmul(w_mat,x_mat) x_w_mat_matmul = np.matmul(x_mat, w_mat) w_x_mat_start = w_mat*x_mat x_w_mat_start = x_mat*w_mat w_x_mat_dot = np.dot(w_mat,x_mat) x_w_mat_dot = np.dot(x_mat,w_mat) w_x_mat_multiply = np.multiply(w_mat,x_mat) x_w_mat_multiply = np.multiply(x_mat,w_mat) print("W.shape:", np.shape(w)) print("x.shape:", np.shape(x)) print("w_x_start.shape:", np.shape(w_x_start)) print("w_x_dot.shape:", np.shape(w_x_dot)) print("x_w_dot.shape:", np.shape(x_w_dot)) print("x1_w1_matmul.shape::", np.shape(x1_w1_matmul)) print("做Array數(shù)組運(yùn)算時(shí):", '\n') print("w_x_start:", w_x_start) print("w_x_dot:", w_x_dot) print("x_w_dot:", x_w_dot) print("w_x_matmul:", w_x_matmul) print("x_w_matmul:", x_w_matmul) print("w_x_multiply:", w_x_multiply) print("x_w_multiply:", x_w_multiply) # print("w1_x1_matmul:", w1_x1_matmul) print("x1_w1_matmul:", x1_w1_matmul) print("做matrix矩陣運(yùn)算時(shí):", '\n') print("w_x_mat_start:", w_x_mat_start) print("x_w_mat_start:", x_w_mat_start) print("x_w_mat_dot:", x_w_mat_dot) print("w_x_mat_dot:", w_x_mat_dot) print("w_x_mat_matmul:",w_x_mat_matmul) print("x_w_mat_matmul:", x_w_mat_matmul) print("w_x_mat_multiply",w_x_mat_multiply) print("x_w_mat_multiply", x_w_mat_multiply)
x1.shape: (1, 2) W.shape: (2, 2) x.shape: (2, 2) w_x_start.shape: (2, 2) w_x_dot.shape: (2, 2) x_w_dot.shape: (2, 2) x1_w1_matmul.shape:: (1, 2) 做Array數(shù)組運(yùn)算時(shí): w_x_start: [[ 1 6] [ 6 16]] w_x_dot: [[ 5 11] [11 25]] x_w_dot: [[10 14] [14 20]] w_x_matmul: [[ 5 11] [11 25]] x_w_matmul: [[10 14] [14 20]] w_x_multiply: [[ 1 6] [ 6 16]] x_w_multiply: [[ 1 6] [ 6 16]] x1_w1_matmul: [[ 7 10]] 做matrix矩陣運(yùn)算時(shí): w_x_mat_start: [[ 5 11] [11 25]] x_w_mat_start: [[10 14] [14 20]] x_w_mat_dot: [[10 14] [14 20]] w_x_mat_dot: [[ 5 11] [11 25]] w_x_mat_matmul: [[ 5 11] [11 25]] x_w_mat_matmul: [[10 14] [14 20]] w_x_mat_multiply [[ 1 6] [ 6 16]] x_w_mat_multiply [[ 1 6] [ 6 16]]
python中轉(zhuǎn)置的優(yōu)先級(jí)高于乘法運(yùn)算 例如:
a = np.mat([[2, 3, 4]])
b = np.mat([[1,2,3]] )
d=a*b.T
print(d)
結(jié)果是
[[20]]
其中a為1行3列,b也為1行3列,按理來(lái)說(shuō)直接計(jì)算a*b是不能運(yùn)算,但是計(jì)算d=a*b.T是可以的,結(jié)果是20,說(shuō)明運(yùn)算順序是先轉(zhuǎn)置再計(jì)算a與b轉(zhuǎn)置的積,*作為矩陣乘法,值得注意的在執(zhí)行*運(yùn)算的時(shí)候必須符合行列原則。
b = tile(a,(m,n)):即是把a(bǔ)數(shù)組里面的元素復(fù)制n次放進(jìn)一個(gè)數(shù)組c中,然后再把數(shù)組c復(fù)制m次放進(jìn)一個(gè)數(shù)組b中,通俗地講就是將a在行方向上復(fù)制m次,在列方向上復(fù)制n次。
python中的 sum 和 np.sum 是不一樣的,如果只寫(xiě)sum的話,表示的是數(shù)組中對(duì)應(yīng)的維度相加,如果寫(xiě) np.sum 的話,表示一個(gè)數(shù)組中的維數(shù)和列數(shù)上的數(shù)都加在一起。
如下圖所示:
補(bǔ)充:總結(jié):numpy中三個(gè)乘法運(yùn)算multiply,dot和* 的區(qū)別
本人在做機(jī)器學(xué)習(xí)的練習(xí)1的時(shí)候,時(shí)常拋出錯(cuò)誤:
意思是兩個(gè)矩陣相乘無(wú)意義。
線性代數(shù)中mxn 和 nxp的矩陣才能相乘,其結(jié)果是mxp的矩陣。
def gradientDescent(X,y,theta,alpha,iteration): colunms = int(theta.ravel().shape[1]) thetai = np.matrix(np.zeros(theta.shape)) cost = np.zeros(iteration) for i in range(iteration): error = X*theta.T-y for j in range(colunms): a = np.sum(error*X[:,j])/len(X) ########## error! thetai[0,j] = thetai[0,j] - alpha*a theta = thetai cost[i] = computeCost(X, y, theta) return theta,cost
這里error是一個(gè)nx1的矩陣,theta.T也是一個(gè)nx1的矩陣。
而矩陣之間*運(yùn)算符表示矩陣乘法。我們這里想實(shí)現(xiàn)矩陣的對(duì)應(yīng)元素相乘,因此應(yīng)該用np.multiply()實(shí)現(xiàn)。
(讀者可使用簡(jiǎn)單的舉例自行驗(yàn)證)
矩陣與矩陣:矩陣乘法(matrix)
數(shù)組與數(shù)組:對(duì)應(yīng)位置相乘(array)
矩陣相乘的結(jié)果
數(shù)組、矩陣都得到對(duì)應(yīng)位置相乘。
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn),希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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