python中Hadamard product和matrix product的区分

大年初一还在写博客,我对科研一定是真爱。。
自嘲一波,开始正题。最近在看LSTM源码的时候,发现了一个奇怪的现象,具体如下:
先放上LSTM的原理图
python中Hadamard product和matrix product的区分_第1张图片

我们知道,图片中粉红色的乘法表示的是Hadamard product,但是我在阅读源码的时候,发现使用的是 , 而我对的理解一直是matrix product. 陷入泥潭,后来通过阅读python官方文档才发现是怎么回事。
先简单说一下Hadamard product:
这里写图片描述
(参照维基百科:https://en.wikipedia.org/wiki/Hadamard_product_(matrices))
而matrix product为:
这里写图片描述
(参照维基百科:matrix product)
这两者是完全不一样的,但为什么python都是用 表示呢?通过查阅官方文档(PEP465),我们可以得到如下解释:
For numpy.ndarray objects, * performs elementwise multiplication, and matrix multiplication must use a function call (numpy.dot). For numpy.matrix objects, * performs matrix multiplication, and elementwise multiplication requires function syntax.
也就是说,当变量类型为 numpy.ndarray 时,表示的是Hadamard product;当变量类型为 numpy.matrix 时, 表示的是matrix product。而LSTM源码中变量类型为 numpy.ndarray ,所以使用操作自然是表示Hadamard product,问题解决。
下面,举个简单例子对这两种操作进行区分:

## Hadamard product
import numpy as np
a = np.array([[1,2],[3,4]])
b = np.array([[5,6],[7,8]])
a * b
Out[5]: 
array([[ 5, 12],
       [21, 32]])

## matrix product
c = np.matrix(a)
d = np.matrix(b)
c * d
Out[8]: 
matrix([[19, 22],
        [43, 50]])

可以看到,相同的 操作得到的结果是不同的,原因就是变量类型不同。
当然,变量类型为numpy.array的变量也可以通过numpy.dot()函数实现矩阵乘法的操作:

np.dot(a,b)
Out[9]: 
array([[19, 22],
       [43, 50]])

上文图片来源:RNN介绍,较易懂

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