python中數(shù)組和矩陣乘法及使用總結(jié)(推薦)
Matrix是Array的一個(gè)小的分支,包含于Array。所以matrix 擁有array的所有特性。
但在數(shù)組乘和矩陣乘時(shí),兩者各有不同,如果a和b是兩個(gè)matrices,那么a*b,就是矩陣積
如果a,b是數(shù)組的話,則a*b是數(shù)組的運(yùn)算
1.對(duì)數(shù)組的操作
>>> import numpy as np
>>> a=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])
>>> a
array([[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]])
>>> b=a.copy()
>>> b
array([[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]])
>>> a+b#多維數(shù)組的加減,按對(duì)應(yīng)位置操作
array([[ 2, 4, 6],
[ 8, 10, 12],
[14, 16, 18]])
>>> a*3#多維數(shù)組乘常數(shù),則對(duì)數(shù)組中每一個(gè)元素乘該常數(shù)
array([[ 3, 6, 9],
[12, 15, 18],
[21, 24, 27]])
>>> np.dot(a,b)#數(shù)組的點(diǎn)乘運(yùn)算通過(guò)np.dot(a,b)來(lái)實(shí)現(xiàn),相當(dāng)于矩陣乘
array([[ 30, 36, 42],
[ 66, 81, 96],
[102, 126, 150]])
>>> c=np.array([1,2,3])#構(gòu)造一行三列的數(shù)組
>>> c
array([1, 2, 3])
>>> c*a#c為一行三列,放于數(shù)組a之前,則對(duì)數(shù)組a中每行對(duì)應(yīng)位置相乘
array([[ 1, 4, 9],
[ 4, 10, 18],
[ 7, 16, 27]])
>>> a*c#c為一行三列,放于數(shù)組a之后,依舊是對(duì)數(shù)組a中每行對(duì)應(yīng)位置相乘
array([[ 1, 4, 9],
[ 4, 10, 18],
[ 7, 16, 27]])
>>> #如果想要矩陣運(yùn)算,則需要np.dot()函數(shù)
>>> np.dot(c,a)#c為一行三列,放于數(shù)組a之前,按正常矩陣方式運(yùn)算
array([30, 36, 42])
>>> np.dot(a,c)#c為一行三列,放于數(shù)組a之后,相當(dāng)于矩陣a乘以3行一列的c矩陣,返回結(jié)果值不變,格式為1行3列
array([14, 32, 50])
>>> #將c改為多行一列的形式
>>> d=c.reshape(3,1)
>>> d
array([[1],
[2],
[3]])
>>> #
>>> np.dot(a,d)#值與np.dot(a,c)一致,但格式以改變?yōu)?行1列
array([[14],
[32],
[50]])
>>> a*a#數(shù)組使用*的運(yùn)算其結(jié)果屬于數(shù)組運(yùn)算,對(duì)應(yīng)位置元素之間的運(yùn)算
array([[ 1, 4, 9],
[16, 25, 36],
[49, 64, 81]])
>>> #但是不能更改a,d點(diǎn)乘的位置,不符合矩陣運(yùn)算格式
>>> np.dot(d,a)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#28>", line 1, in <module>
np.dot(d,a)
ValueError: shapes (3,1) and (3,3) not aligned: 1 (dim 1) != 3 (dim 0)
對(duì)于數(shù)組的轉(zhuǎn)置,求逆,求跡運(yùn)算請(qǐng)參考上篇文章
2.對(duì)矩陣的操作
>>> a=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])
>>> a=np.mat(a)
>>> a
matrix([[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]])
>>> b=a
>>> b
matrix([[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]])
>>> a+b#矩陣的加減運(yùn)算和數(shù)組運(yùn)算一致
matrix([[ 2, 4, 6],
[ 8, 10, 12],
[14, 16, 18]])
>>> a-b
matrix([[0, 0, 0],
[0, 0, 0],
[0, 0, 0]])
>>> a*b#矩陣的乘用*即可表示
matrix([[ 30, 36, 42],
[ 66, 81, 96],
[102, 126, 150]])
>>> np.dot(a,b)#與*一致
matrix([[ 30, 36, 42],
[ 66, 81, 96],
[102, 126, 150]])
>>> b*a
matrix([[ 30, 36, 42],
[ 66, 81, 96],
[102, 126, 150]])
>>> np.dot(b,a)
matrix([[ 30, 36, 42],
[ 66, 81, 96],
[102, 126, 150]])
>>> c=np.array([1,2,3])#構(gòu)造一行三列數(shù)組
>>> c
array([1, 2, 3])
>>> c*a#矩陣運(yùn)算
matrix([[30, 36, 42]])
>>> a*c#不合矩陣規(guī)則
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#63>", line 1, in <module>
a*c
File "F:\python3\anzhuang\lib\site-packages\numpy\matrixlib\defmatrix.py", line 309, in __mul__
return N.dot(self, asmatrix(other))
ValueError: shapes (3,3) and (1,3) not aligned: 3 (dim 1) != 1 (dim 0)
>>> np.dot(c,a)#和矩陣運(yùn)算一致
matrix([[30, 36, 42]])
>>> np.dot(a,c)#自動(dòng)將a轉(zhuǎn)換成3行1列參與運(yùn)算,返回結(jié)果格式已經(jīng)變?yōu)?行3列而非3行一列的矩陣
matrix([[14, 32, 50]])
>>> c=c.reshape(3,1)
>>> c
array([[1],
[2],
[3]])
>>> a*c#和矩陣運(yùn)算一致
matrix([[14],
[32],
[50]])
>>> c*a#不合矩陣運(yùn)算格式
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#71>", line 1, in <module>
c*a
ValueError: shapes (3,1) and (3,3) not aligned: 1 (dim 1) != 3 (dim 0)
矩陣運(yùn)算的另一個(gè)好處就是方便于求轉(zhuǎn)置,求逆,求跡
>>> a
matrix([[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]])
>>> a.T
matrix([[1, 4, 7],
[2, 5, 8],
[3, 6, 9]])
>>> a.H#共軛轉(zhuǎn)置
matrix([[1, 4, 7],
[2, 5, 8],
[3, 6, 9]])
>>> b=np.eye(3)*3
>>> b
array([[3., 0., 0.],
[0., 3., 0.],
[0., 0., 3.]])
>>> b=np.mat(b)
>>> b.I#求逆運(yùn)算
matrix([[0.33333333, 0. , 0. ],
[0. , 0.33333333, 0. ],
[0. , 0. , 0.33333333]])
>>> np.trace(b)#求跡運(yùn)算
9.0
以上所述是小編給大家介紹的python中數(shù)組和矩陣乘法及使用總結(jié)詳解整合,希望對(duì)大家有所幫助,如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言,小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持!
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