Python-Programm multipliziert zwei Matrizen

Python-Beispiel大全

In diesem Beispiel werden wir zwei verschiedene Methoden zur Multiplikation von Matrizen lernen: verschachtelte Schleifen und verschachtelte Liste-Verständnis

Um diesen Beispiel zu verstehen, sollten Sie die folgenden Kenntnisse habenPython-ProgrammierungThema:

• Python for-Schleife

• Python-Liste

• Python-Matrix und NumPy-Array

In Python können wir Matrizen als verschachtelte Listen (Listen innerhalb von Listen) implementieren.

Wir können jeden Element als eine Zeile der Matrix betrachten.

Zum Beispiel X = [[1, 2], [4, 5], [3, 6]] wird ein3x2Matrix.

Die erste Zeile kann als X[0] gewählt werden. Und der erste Element der ersten Spalte kann als X[0][0] ausgewählt werden.

Die Multiplikation zweier Matrizen X und Y wird nur definiert, wenn die Anzahl der Spalten von X der Anzahl der Zeilen von Y entspricht.

Wenn X eine n x m-Matrix ist und Y eine m x l-Matrix, dann ist XY definiert und hat die Dimensionen n x l (aber YX ist nicht definiert). Hier sind einige Methoden zur Implementierung der Matrixmultiplikation in Python.

Quellcode: Matrixmultiplikation mit verschachtelten Schleifen

#　Programm zur Multiplikation von Matrizen mit verschachtelten Schleifen
#　3x3　matrix
X　=　[[12,7,3],
　　　　[4　,5,6],
　　　　[7　,8,9]
#　3x4　Matrix
Y　=　[[5,8,1,2],
　　　　[6,7,3,0],
　　　　[4,5,9,1]
#　Ergebnis　3x4
result　=　[[0,0,0,0],
　　　　　　　　　[0,0,0,0],
　　　　　　　　　[0,0,0,0]]
#　Durchsuchen Sie die Zeilen von X
for　i　in　range(len(X)):
　　　#　Durchsuchen Sie die Spalten von Y
　　　for　j　in　range(len(Y[0])):
　　　　　　　#　Durchsuchen Sie die Zeilen von Y
　　　　　　　for　k　in　range(len(Y)):
　　　　　　　　　　　result[i][j]　+=　X[i][k]　*　Y[k][j]
for　r　in　result:
　　　print(r)

Ausgabeergebnis

[114,　160,　60,　27]
[74,　97,　73,　14]
[119,　157,　112,　23]

In diesem Programm verwenden wir verschachtelte for-Schleifen, um jede Zeile und jede Spalte zu durchsuchen. Wir addieren die Summe der Produkte im Ergebnis.

Diese Technik ist einfach, aber mit zunehmender Ordnung der Matrix nimmt die Menge der Berechnungen stark zu.

Für größere Matrixoperationen empfehlen wir optimierte Softwarepakete, wie z.B.NumPy，es ist mehrere Male schneller als der obere Code (ungefähr1000-fach）。

Quellcode: Matrixmultiplikation mit verschachtelten Listen

#　Programm zur Multiplikation von Matrizen mit verschachtelten Listen
#　3x3　Matrix
X　=　[[12,7,3],
　　　　[4　,5,6],
　　　　[7　,8,9]
#　3x4　Matrix
Y　=　[[5,8,1,2],
　　　　[6,7,3,0],
　　　　[4,5,9,1]
#　Ergebnis　3x4
result　=　[[sum(a*b　for　a,b　in　zip(X_row,Y_col))　for　Y_col　in　zip(*Y)]　for　X_row　in　X]
for　r　in　result:
　　　print(r)

Der Ausgabe des Programms ist mit dem oberen gleich. Um das obere Code zu verstehen, müssen wir zunächst die eingebauten Funktionen zip() und*Ver operator dekomprimiert Parameterlisten.

Wir verwenden sofortige verschachtelte Listen, um jedes Element des Matrizenarrays zu durchsuchen. Der Code scheint zunächst sehr komplex und nicht lesbar zu sein. Aber sobald Sie die Techniken der Liste verstehen, mögen Sie vielleicht nicht mehr verschachtelte Schleifen verwenden.

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