NumPy 廣播(Broadcast)

廣播(Broadcast)是 numpy 對不同形狀(shape)的數(shù)組進行數(shù)值計算的方式， 對數(shù)組的算術(shù)運算通常在相應(yīng)的元素上進行。

如果兩個數(shù)組 a 和 b 形狀相同，即滿足 a.shape == b.shape，那么 a*b 的結(jié)果就是 a 與 b 數(shù)組對應(yīng)位相乘。這要求維數(shù)相同，且各維度的長度相同。

實例

# -*- coding: UTF-8 -*-import numpy as npa = np.array([1,2,3,4]) b = np.array([10,20,30,40]) c = a * b print(c)

運行結(jié)果為：

[ 10 40 90 160]

當運算中的 2 個數(shù)組的形狀不同時，numpy 將自動觸發(fā)廣播機制。如：
實例：

import numpy as np a = np.array([[0,0,0],[10,10,10],[20,20,20],[30,30,30]]) b = np.array([1,2,3]) print(a + b)

輸出結(jié)果為：

[[ 1 2 3][11 12 13][21 22 23][31 32 33]]

下面的圖片展示了數(shù)組 b 如何通過廣播來與數(shù)組 a 兼容。

4x3 的二維數(shù)組與長為 3 的一維數(shù)組相加，等效于把數(shù)組 b 在二維上重復 4 次再運算：
實例

import numpy as np a = np.array([[0,0,0],[10,10,10],[20,20,20],[30,30,30]]) b = np.array([1,2,3]) bb = np.tile(b,(4,1)) print(a + bb)

輸出結(jié)果為：

[[ 1 2 3][11 12 13][21 22 23][31 32 33]]

廣播的規(guī)則:

• 讓所有輸入數(shù)組都向其中形狀最長的數(shù)組看齊，形狀中不足的部分都通過在前面加 1 補齊。
• 輸出數(shù)組的形狀是輸入數(shù)組形狀的各個維度上的最大值。
• 如果輸入數(shù)組的某個維度和輸出數(shù)組的對應(yīng)維度的長度相同或者其長度為 1 時，這個數(shù)組能夠用來計算，否則出錯。
• 當輸入數(shù)組的某個維度的長度為 1 時，沿著此維度運算時都用此維度上的第一組值。

簡單理解： 對兩個數(shù)組，分別比較他們的每一個維度（若其中一個數(shù)組沒有當前維度則忽略），滿足：

• 數(shù)組擁有相同形狀。
• 當前維度的值相等。
• 當前維度的值有一個是 1。

若條件不滿足，拋出 “ValueError: frames are not aligned” 異常。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的B08_NumPy 广播(Broadcast)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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