numpy矩阵向量乘法

时间:2014-02-04 20:44:00

标签: python arrays numpy vector matrix

当我乘以两个numpy大小的数组(n x n)*(n x 1)时,我得到一个大小为(n x n)的矩阵。遵循正常的矩阵乘法规则,期望一个(n x 1)向量,但我根本找不到有关如何在Python的Numpy模块中完成此操作的任何信息。

问题是我不想手动实现它以保持程序的速度。

示例代码如下所示:

a = np.array([[ 5, 1 ,3], [ 1, 1 ,1], [ 1, 2 ,1]])
b = np.array([1, 2, 3])

print a*b
   >>
   [[5 2 9]
   [1 2 3]
   [1 4 3]]

我想要的是:

print a*b
   >>
   [16 6 8]

1 个答案:

答案 0 :(得分:226)

最简单的解决方案

使用numpy.dota.dot(b)。请参阅文档here

>>> a = np.array([[ 5, 1 ,3], 
                  [ 1, 1 ,1], 
                  [ 1, 2 ,1]])
>>> b = np.array([1, 2, 3])
>>> print a.dot(b)
array([16, 6, 8])

这是因为numpy数组不是矩阵,标准操作*, +, -, /在数组上以元素方式工作。相反,您可以尝试使用numpy.matrix*将被视为矩阵乘法。


其他解决方案

还知道还有其他选择:

  • 如下所述,如果使用python3.5 +,@运算符可以按预期运行:

    >>> print(a @ b)
    array([16, 6, 8])
    
  • 如果您想要矫枉过正,可以使用numpy.einsum。该文档将为您提供一个如何工作的风格,但老实说,我还没有完全理解如何使用它,直到阅读this answer并且只是自己玩它。

    >>> np.einsum('ji,i->j', a, b)
    array([16, 6, 8])
    
  • 截至2016年中期(numpy 1.10.1),您可以尝试实验numpy.matmul,其工作方式与numpy.dot类似,但有两个主要的例外:无标量乘法,但它适用于堆栈矩阵。

    >>> np.matmul(a, b)
    array([16, 6, 8])
    
  • numpy.inner的功能与numpy.dot 相同,用于矩阵向量乘法,但行为方式不同用于矩阵 - 矩阵和张量乘法(请参阅维基百科关于一般来说the inner product and dot product或关于numpy实施的see this SO answer

    >>> np.inner(a, b)
    array([16, 6, 8])
    
    # Beware using for matrix-matrix multiplication though!
    >>> b = a.T
    >>> np.dot(a, b)
    array([[35,  9, 10],
           [ 9,  3,  4],
           [10,  4,  6]])
    >>> np.inner(a, b) 
    array([[29, 12, 19],
           [ 7,  4,  5],
           [ 8,  5,  6]])
    

边缘情况的Rarer选项

  • 如果您有张量(维数大于或等于1的数组),则可以将numpy.tensordot与可选参数axes=1一起使用:

    >>> np.tensordot(a, b, axes=1)
    array([16,  6,  8])
    
  • 如果您有一个复数矩阵,请不要使用numpy.vdot ,因为矩阵将被展平为一维数组,然后它会尝试找到复数您的展平矩阵和矢量之间的共轭点积(由于尺寸不匹配n*mn会失败)。