Трансляция массивов NumPy

Широковещательная рассылка в NumPy
Широковещательная рассылка в NumPy — это мощная функция, позволяющая выполнять арифметические операции над массивами различной формы без необходимости ручного изменения их размеров. По сути, она автоматически подстраивает меньший массив под размеры большего массива. Это достигается путем виртуального «репликирования» или растягивания значений меньшего массива вдоль необходимых размеров до тех пор, пока формы не совпадут. Этот процесс значительно повышает эффективность поэлементных операций за счет сокращения использования памяти — поскольку репликация не создает новые данные в памяти — и устранения необходимости в медленных циклах Python.

Чтобы увидеть это в действии, рассмотрим простой пример, где мы хотим сложить скаляр с матрицей. Предположим, у нас есть двумерный массив a со значениями [[1, 2, 3], [4, 5, 6]] и скалярной переменной x, равной 10. Обычно эти формы не совпадают для сложения. Однако NumPy передает скалярное значение x. Внутри системы это единственное значение 10 разворачивается в сетку 2x3, где каждый элемент равен 10, что соответствует форме массива a.

После выравнивания форм NumPy выполняет стандартное поэлементное сложение. Он добавляет переданное значение 10 к каждому соответствующему элементу в массиве a. Например, первый элемент 1 + 10 становится 11, 2 становится 12 и так далее. Конечный результат — новый массив: [[11, 12, 13], [14, 15, 16]]. Это наглядно демонстрирует, как передача данных упрощает код, позволяя операциям a + x работать интуитивно.