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python之numpy Python 中 (n,n,M) 和 (n,n) 矩阵的矩阵乘法

2025年05月04日13JeffreyZhao

我正在使用 Python。

让 A.shape=(n,n,M) 和 B.shape=(n,n) 我想做以下事情:

AB = np.array_like(A) 
for m in range(M): 
    AB[:,:,m]=A[:,:,m] @ B 

然而,这段代码似乎并不是执行此操作的最有效方法?

请您参考如下方法:

我们可以使用np.tensordot -

np.tensordot(A,B,axes=(1,0)).swapaxes(1,2) 

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在引擎盖下,它执行 reshape ,通过置换对齐轴,然后将基于 BLAS 的矩阵乘法与 np.dot 结合使用。那些肮脏的工作看起来像这样——

A.swapaxes(1,2).reshape(-1,n).dot(B).reshape(n,-1,n).swapaxes(1,2) 

从 B 开始,它会是这样的 -

B.T.dot(A.swapaxes(0,1).reshape(n,-1)).reshape(n,n,-1).swapaxes(0,1) 

基准测试

设置 -

np.random.seed(0) 
n,M = 50,50 
A = np.random.rand(n,n,M) 
B = np.random.rand(n,n) 

时间 -

# @Psidom's soln-1 
In [18]: %timeit np.einsum('ijk,jl->ilk', A, B) 
100 loops, best of 3: 10.2 ms per loop 
 
# @Psidom's soln-2 
In [19]: %timeit (A.transpose(2,0,1) @ B).transpose(1,2,0) 
100 loops, best of 3: 10.7 ms per loop 
 
# @Psidom's einsum soln-1 with optimize set as True 
In [20]: %timeit np.einsum('ijk,jl->ilk', A, B,optimize=True) 
1000 loops, best of 3: 1.17 ms per loop 
 
In [21]: %timeit np.tensordot(A,B,axes=(1,0)).swapaxes(1,2) 
1000 loops, best of 3: 1.09 ms per loop 
 
In [22]: %timeit A.swapaxes(1,2).reshape(-1,n).dot(B).reshape(n,-1,n).swapaxes(1,2) 
1000 loops, best of 3: 1.03 ms per loop 
 
In [23]: %timeit B.T.dot(A.swapaxes(0,1).reshape(n,-1)).reshape(n,n,-1).swapaxes(0,1) 
1000 loops, best of 3: 951 µs per loop