pytorch中常用的乘法運算及相關的運算符(@和*）

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前言

這裡總結一下pytorch常用的乘法運算以及相關的運算符(@、*）。

總結放前面：

torch.mm : 用於兩個矩陣（不包括向量）的乘法。如維度為(l,m)和(m,n)相乘

torch.bmm : 用於帶batch的三維向量的乘法。如維度為(b,l,m)和(b,m,n)相乘

torch.mul : 用於兩個同維度矩陣的逐像素點相乘（點乘）。如維度為(l,m)和(l,m)相乘

torch.mv : 用於矩陣和向量之間的乘法（矩陣在前，向量在後）。如維度為(l,m)和(m)相乘，結果的維度為(l)。

torch.matmul : 用於兩個張量(後兩維滿足矩陣乘法的維度)相乘或者是矩陣與向量間的乘法，因為其具有廣播機制(broadcasting，自動補充維度)。如維度為(b,l,m)和(b,m,n)；(l,m)和(b,m,n)；(b,c,l,m)和(b,c,m,n)；(l,m)和(m)相乘等。【其作用包含torch.mm、torch.bmm和torch.mv】

@運算符 : 其作用類似於torch.matmul。

*運算符 : 其作用類似於torch.mul。

1、torch.mm

import torch
a = torch.ones(1, 2)
print(a)
b = torch.ones(2, 3)
print(b)
output = torch.mm(a, b)
print(output)
print(output.size())
"""
tensor([[1., 1.]])
tensor([[1., 1., 1.],
        [1., 1., 1.]])
tensor([[2., 2., 2.]])
torch.Size([1, 3])
"""

2、torch.bmm

a = torch.randn(2, 1, 2)
print(a)
b = torch.randn(2, 2, 3)
print(b)
output = torch.bmm(a, b)
print(output)
print(output.size())
"""
tensor([[[-0.1187,  0.2110]],

        [[ 0.7463, -0.6136]]])
tensor([[[-0.1186,  1.5565,  1.3662],
         [ 1.0199,  2.4644,  1.1630]],

        [[-1.9483, -1.6258, -0.4654],
         [-0.1424,  1.3892,  0.7559]]])
tensor([[[ 0.2293,  0.3352,  0.0832]],

        [[-1.3666, -2.0657, -0.8111]]])
torch.Size([2, 1, 3])
"""

3、torch.mul

a = torch.ones(2, 3) * 2
print(a)
b = torch.randn(2, 3)
print(b)
output = torch.mul(a, b)
print(output)
print(output.size())
"""
tensor([[2., 2., 2.],
        [2., 2., 2.]])
tensor([[-0.1187,  0.2110,  0.7463],
        [-0.6136, -0.1186,  1.5565]])
tensor([[-0.2375,  0.4220,  1.4925],
        [-1.2271, -0.2371,  3.1130]])
torch.Size([2, 3])
"""

4、torch.mv

mat = torch.randn(3, 4)
print(mat)
vec = torch.randn(4)
print(vec)
output = torch.mv(mat, vec)
print(output)
print(output.size())
print(torch.mm(mat, vec.unsqueeze(1)).squeeze(1))
"""
tensor([[-0.1187,  0.2110,  0.7463, -0.6136],
        [-0.1186,  1.5565,  1.3662,  1.0199],
        [ 2.4644,  1.1630, -1.9483, -1.6258]])
tensor([-0.4654, -0.1424,  1.3892,  0.7559])
tensor([ 0.5982,  2.5024, -5.2481])
torch.Size([3])
tensor([ 0.5982,  2.5024, -5.2481])
"""

5、torch.matmul

# 其作用包含torch.mm、torch.bmm和torch.mv。其他類似，不一一舉例。
a = torch.randn(2, 1, 2)
print(a)
b = torch.randn(2, 2, 3)
print(b)
output = torch.bmm(a, b)
print(output)
output1 = torch.matmul(a, b)
print(output1)
print(output1.size())
"""
tensor([[[-0.1187,  0.2110]],

        [[ 0.7463, -0.6136]]])
tensor([[[-0.1186,  1.5565,  1.3662],
         [ 1.0199,  2.4644,  1.1630]],

        [[-1.9483, -1.6258, -0.4654],
         [-0.1424,  1.3892,  0.7559]]])
tensor([[[ 0.2293,  0.3352,  0.0832]],

        [[-1.3666, -2.0657, -0.8111]]])
tensor([[[ 0.2293,  0.3352,  0.0832]],

        [[-1.3666, -2.0657, -0.8111]]])
torch.Size([2, 1, 3])
"""

# 維度為(b,l,m)和(b,m,n)；(l,m)和(b,m,n)；(b,c,l,m)和(b,c,m,n)；(l,m)和(m)等
a = torch.randn(2, 3, 4)
b = torch.randn(2, 4, 5)
print(torch.matmul(a, b).size())
a = torch.randn(3, 4)
b = torch.randn(2, 4, 5)
print(torch.matmul(a, b).size())
a = torch.randn(2, 3, 3, 4)
b = torch.randn(2, 3, 4, 5)
print(torch.matmul(a, b).size())
a = torch.randn(2, 3)
b = torch.randn(3)
print(torch.matmul(a, b).size())
"""
torch.Size([2, 3, 5])
torch.Size([2, 3, 5])
torch.Size([2, 3, 3, 5])
torch.Size([2])
"""

6、@運算符

# @運算符:其作用類似於torch.matmul
a = torch.randn(2, 3, 4)
b = torch.randn(2, 4, 5)
print(torch.matmul(a, b).size())
print((a @ b).size())
a = torch.randn(3, 4)
b = torch.randn(2, 4, 5)
print(torch.matmul(a, b).size())
print((a @ b).size())
a = torch.randn(2, 3, 3, 4)
b = torch.randn(2, 3, 4, 5)
print(torch.matmul(a, b).size())
print((a @ b).size())
a = torch.randn(2, 3)
b = torch.randn(3)
print(torch.matmul(a, b).size())
print((a @ b).size())
"""
torch.Size([2, 3, 5])
torch.Size([2, 3, 5])
torch.Size([2, 3, 5])
torch.Size([2, 3, 5])
torch.Size([2, 3, 3, 5])
torch.Size([2, 3, 3, 5])
torch.Size([2])
torch.Size([2])
"""

7、*運算符

# *運算符:其作用類似於torch.mul
a = torch.ones(2, 3) * 2
print(a)
b = torch.ones(2, 3) * 3
print(b)
output = torch.mul(a, b)
print(output)
print(output.size())
output1 = a * b
print(output1)
print(output1.size())
"""
tensor([[2., 2., 2.],
        [2., 2., 2.]])
tensor([[3., 3., 3.],
        [3., 3., 3.]])
tensor([[6., 6., 6.],
        [6., 6., 6.]])
torch.Size([2, 3])
tensor([[6., 6., 6.],
        [6., 6., 6.]])
torch.Size([2, 3])
"""

附：二維矩陣乘法

神經網絡中包含大量的 2D 張量矩陣乘法運算，而使用 torch.matmul 函數比較復雜，因此 PyTorch 提供瞭更為簡單方便的 torch.mm(input, other, out = None) 函數。下表是 torch.matmul 函數和 torch.mm 函數的簡單對比。

torch.matmul 函數支持廣播，主要指的是當參與矩陣乘積運算的兩個張量中其中有一個是 1D 張量，torch.matmul 函數會將其廣播成 2D 張量參與運算，最後將廣播添加的維度刪除作為最終 torch.matmul 函數的返回結果。torch.mm 函數不支持廣播，相對應的輸入的兩個張量必須為 2D。

import torch

input = torch.tensor([[1., 2.], [3., 4.]])
other = torch.tensor([[5., 6., 7.], [8., 9., 10.]])

result = torch.mm(input, other)
print(result)
# tensor([[21., 24., 27.],
#         [47., 54., 61.]])

總結

到此這篇關於pytorch中常用的乘法運算及相關的運算符(@和*）的文章就介紹到這瞭,更多相關pytorch常用乘法運算及運算符內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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