numpy和tensorflow中的关于参数axis的正确理解

xiaoxiao2023-03-22  29

转自ZeroZone零域:https://blog.csdn.net/ksws0292756/article/details/80192926 axis的默认值不是0,这一点我发现很多博客文章都搞错了。所以一定要知道,axis的默认值不是0

当给axis赋值为0时,和采取默认值时的表现是完全不同的,从下面的代码就可以看出。

>>> z #大小为2×3×4的数组 array([[[ 2, 3, 4, 8], [ 3, 1, 4, 1], [ 6, 3, 2, 6]], [[10, 2, 45, 2], [ 2, 4, 5, 10], [22, 4, 4, 1]]]) >>> np.sum(z,axis=0) # axis=0 array([[12, 5, 49, 10], [ 5, 5, 9, 11], [28, 7, 6, 7]]) >>> np.sum(z) #axis不指定,取默认值 154

刚开始学习numpy和tensorflow的朋友经常遇到类似下面这样的一些函数:

#python x=[[1,2],[5,1]] x=np.array(x) z1=np.max(x,axis=0) z2=np.max(x,axis=1) #tensorflow x=tf.constant([[1.,2.],[5.,2.]]) x=tf.shape(x) z1=tf.reduce_max(x,axis=0)#沿axis=0操作 z2=tf.reduce_max(x,axis=1)#沿axis=1操作

类似的还有argmax,sum等等函数,它们都含有一个名为axis的参数,那这个参数到底是什么意思呢?一句话总结就是:沿着axis指定的轴进行相应的函数操作

直接看这句话可能看不懂,下面用一个最简单的例子来说明一下。

import numpy as np #首先,创建一个2×3维的numpy的array数组 x=[[2,3,4],[1,2,5]] x=np.array(x) #然后,计算不同参数下np.max的输出 print(np.max(x)) # 5 print(np.max(x,0)) # [2,3,5] print(np.max(x,1)) # [4,5]

可以看到,如果不知道axis,那么默认就是取得整个数组的最大值,这相当于把多维数组展开成一维,然后找到这个一维数组里的最大值。 而当axis=0时,直观上来看就是取得每一列的最大值,源数组总共为2行3列,所以最终的输出包含3个元素。 当axis=1时,就相当与是取每一行的最大值。

上面的理解方式在二维数组还比较直观,但是如果数组达到3维4维甚至更高维时,就不能简单的从行列角度出发去理解了,这时应该考虑从“轴”的角度来看。首先,明确一点,“轴”是从外向里的,也就是说,最外层的是0轴,往内一次是1轴,2轴… 。 具体可以看下面的例子:

>>> z array([[[ 2, 3, 4, 8], [ 3, 1, 4, 1], [ 6, 3, 2, 6]], [[10, 2, 45, 2], [ 2, 4, 5, 10], [22, 4, 4, 1]]]) >>> z.shape (2, 3, 4)

可以看到,这是一个2×3×4的三位数组,其中0轴对应第一维(2),1轴对应第二维(3),2轴对应第三维(4)。当我们指定了函数按某一轴来计算时,函数的输出数组的shape就是去掉当前轴的shape,如下所示。

>>> np.max(z,axis=0).shape (3, 4) >>> np.max(z,axis=1).shape (2, 4) >>> np.max(z,axis=2).shape (2, 3)

而对于输出数组的每一个元素output[i][j]的值,实际上就是z[i][...][j]集合中的最大值,如下面的代码所示。其中当axis=0时,输出数组output的shape为3×4,其中output.[2][3]的值,实际上就是z[0][2][3],z[1][2][3]的最大值,也就是(6,1)中的最大值,即为output.[2][3]=6。

再如axis=1时,输出数组output的shape为2×4,其中output.[1][2]的值,实际上就是z[1][0][2],z[1][1][2],z[1][2][2]中的最大值,也就是(45,5,4)中的最大值,即为output.[1][2]=45]。

>>> np.max(z,axis=0) array([[10, 3, 45, 8], [ 3, 4, 5, 10], [22, 4, 4, 6]]) >>> np.max(z,axis=1) array([[ 6, 3, 4, 8], [22, 4, 45, 10]]) >>> np.max(z,axis=2) array([[ 8, 4, 6], [45, 10, 22]])

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