Numpy中数组的广播机制/原则 剖析

广播机制

数组在进行矢量化运算时,要求数组的形状是相等的。
当形状不相等的数组执行算术运算的时候,就会出现广播机制。

广播机制会对数组进行扩展,使数组的shape属性值一样,这样就可以进行矢量化运算了。

>>> arr1 = np.array([[0],[1],[2],[3]])
>>> arr2 = np.array([1,2,3])
>>> arr1+arr2
array([[1, 2, 3],
       [2, 3, 4],
       [3, 4, 5],
       [4, 5, 6]])

上述代码中,数组arr1是4行1列,arr2是1行3列。这两个数组要进行相加,按照广播机制会对数组arr1和arr2都进行扩展,使得数组arr1和arr2都变成4行3列。

  • 广播机制需要扩展维度小的数组,使得它与维度最大的数组的shape值相同,以便使用元素级函数或者运算符进行运算。
  • 两个数组可以进行运算只需要满足如下任意一个条件即可
    1. 两个数组的每个维度等长;
    2. 其中一个数组的某一维度为1 。

*** 记忆图

二维数组(3, 4),实际上可以理解为(1, 3, 4)
一维数组(3, ),实际上可以理解为(1, 3)
一维数组(4, ),实际上可以理解为(1, 1, 4)

数组运算 (2,) (3,) (4,) (2,3) (2,4) (3,4) (2,3,4) (2,3,1)
(2,) 可以 - - - - - - -
(3,) - 可以 - 可以 - - - -
(4,) - - 可以 - 可以 可以 -
(2,3) - 可以 - 可以 - - - -
(2,4) - - - - 可以 - - -
(3,4) - - 可以 - - 可以 可以 -
(2,3,4) - - 可以 - - 可以 可以 可以
(2,3,1) - - - - - - 可以 可以

虎啸提示:"-"表示不可以

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