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python - 如何使用 numpy 找到两个非常大的矩阵的行之间的成对差异?

转载 作者:太空宇宙 更新时间:2023-11-03 12:44:37 24 4
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给定两个矩阵,我想计算所有行之间的成对差异。每个矩阵有 1000 行和 100 列,因此它们相当大。我尝试使用 for 循环和纯广播,但 for 循环似乎工作得更快。难道我做错了什么?这是代码:

from numpy import *
A = random.randn(1000,100)
B = random.randn(1000,100)

start = time.time()
for a in A:
sum((a - B)**2,1)
print time.time() - start

# pure broadcasting
start = time.time()
((A[:,newaxis,:] - B)**2).sum(-1)
print time.time() - start

广播方法需要大约 1 秒的时间,对于大矩阵来说甚至更长。知道如何纯粹使用 numpy 来加快速度吗?

最佳答案

这是另一种执行方式:

(a-b)^2 = a^2 + b^2 - 2ab

np.einsum前两项和 dot-product 第三项 -

import numpy as np

np.einsum('ij,ij->i',A,A)[:,None] + np.einsum('ij,ij->i',B,B) - 2*np.dot(A,B.T)

运行时测试

方法-

def loopy_app(A,B):
m,n = A.shape[0], B.shape[0]
out = np.empty((m,n))
for i,a in enumerate(A):
out[i] = np.sum((a - B)**2,1)
return out

def broadcasting_app(A,B):
return ((A[:,np.newaxis,:] - B)**2).sum(-1)

# @Paul Panzer's soln
def outer_sum_dot_app(A,B):
return np.add.outer((A*A).sum(axis=-1), (B*B).sum(axis=-1)) - 2*np.dot(A,B.T)

# @Daniel Forsman's soln
def einsum_all_app(A,B):
return np.einsum('ijk,ijk->ij', A[:,None,:] - B[None,:,:], \
A[:,None,:] - B[None,:,:])

# Proposed in this post
def outer_einsum_dot_app(A,B):
return np.einsum('ij,ij->i',A,A)[:,None] + np.einsum('ij,ij->i',B,B) - \
2*np.dot(A,B.T)

时间 -

In [51]: A = np.random.randn(1000,100)
...: B = np.random.randn(1000,100)
...:

In [52]: %timeit loopy_app(A,B)
...: %timeit broadcasting_app(A,B)
...: %timeit outer_sum_dot_app(A,B)
...: %timeit einsum_all_app(A,B)
...: %timeit outer_einsum_dot_app(A,B)
...:
10 loops, best of 3: 136 ms per loop
1 loops, best of 3: 302 ms per loop
100 loops, best of 3: 8.51 ms per loop
1 loops, best of 3: 341 ms per loop
100 loops, best of 3: 8.38 ms per loop

关于python - 如何使用 numpy 找到两个非常大的矩阵的行之间的成对差异?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/42991347/

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