
数组,向量,矩阵,张量之间的区别与联系
一组有序排列的数,既有大小也有方向由多个行和列组成一个多维数据容器,可以用来表示各种数据类型,如数值、图像、音频、文本等线性表数据结构,它用一组连续的内存空间来存储一组具有相同类型的数据。
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向量 (Vector)
- 定义:向量是一组有序排列的数,既有大小也有方向。在数学中,通常用粗体的小写字母(如a、b、c)表示。
- 向量的维度:
- 在三维空间的角度,一维向量包含一个单一的坐标(如(x)),二维向量包含两个坐标(如(x, y)),三维向量包含三个坐标(如(x, y, z))。
- 一般来说,一个包含n个坐标的向量可以表示为(x₁, x₂, ..., xₙ),其中n是向量的维度。
矩阵 (Matrix)
- 定义:矩阵由多个行和列组成。在数学中,通常用加粗斜体的大写字母(如A、B、C)表示。
- 例子:一个2x3的矩阵可以表示为
张量 (Tensor)
- 定义:张量是一个多维数据容器,可以用来表示各种数据类型,如数值、图像、音频、文本等。
- 维度:张量的维度可以是任意的,包括零维(标量)、一维(向量)、二维(矩阵)以及更高维。
- 例子:一个三维张量(也称为三阶张量)可以看作是一个“立方体”的数据结构,每个元素由三个索引(如i、j、k)确定。在图像处理中,一张彩色图片可以表示为一个三维张量,其中两个维度表示图片的宽和高,第三个维度表示颜色通道(如RGB)。
数组 (Array)
- 定义:数组是一种线性表数据结构,它用一组连续的内存空间来存储一组具有相同类型的数据。
- 维度:数组可以是多维的,包括一维数组、二维数组以及更高维的数组。
区别与联系(Distinction and connection)
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数组是张量。
任何数组都可以被视为一个张量,但并非所有张量都可以简单地被视为数组。因为张量可以具有任意数量的维度(从0维到任意高维),而数组通常只被限制为一维到多维。并且数组只包含相同类型的数据,而张量包含不同类型的数据。
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矩阵是二维数组,同时也是二维张量。
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向量是一维数组,同时也是一维张量。
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向量的维度和数组矩阵张量的维度代表的意思是不同的。
- 向量的维度代表空间复杂度,是坐标的数量。
- 数组的维数指数组中不同维度的个数。一维数组在单一方向上延伸(例如一个线性列表),二维数组同时拥有两个维度(即多行多列)。
- 矩阵的维数是指它的行数与列数。例如,一个2x3的矩阵有2行和3列,因此其维数是2x3。
- 张量的维度数是指其具有的坐标轴的数量。
- 一维张量(向量):只有一个坐标轴,可以看作是一维数组。例如,
[1, 4, 3, 2, 5]
是一个一维张量(向量),其维度为1。 - 二维张量(矩阵):有两个坐标轴,可以看作是二维数组或表格。例如,
[[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
是一个二维张量(矩阵),其维度为2。 - 一个三维张量可以看作是一个“矩阵的矩阵”,或者是一个包含多个二维数组的数组。在形状上,三维张量通常表示为
(深度, 高度, 宽度)
,其中每个维度都对应一个坐标轴。
- 一维张量(向量):只有一个坐标轴,可以看作是一维数组。例如,
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