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# 在 Python 中计算 Softmax
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> 原文：<https://www.askpython.com/python/examples/calculating-softmax>
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你好，学习者！！在本教程中，我们将学习 Softmax 函数，以及如何使用 [NumPy](https://www.askpython.com/python-modules/numpy/numpy-universal-functions) 在 Python 中计算 softmax 函数。我们还将了解具有 Softmax 内置方法的框架。所以让我们开始吧。
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## 什么是 Softmax 函数？
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Softmax 是一个数学函数，它将数字向量作为输入，并将其归一化为[概率分布](https://www.askpython.com/python/examples/probability-distributions)，其中每个值的概率与[向量](https://www.askpython.com/python-modules/numpy/numpy-vectorization)中每个值的相对比例成比例。
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在对矢量应用 softmax 函数之前，矢量的元素可以在`(-∞, ∞)`的范围内。
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一些元素可以是负的，而一些可以是正的。
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应用 softmax 函数后，每个值都将在`[0, 1]`的范围内，并且这些值的总和将为 1，以便可以将它们解释为概率。
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softmax 的计算公式为
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其中我们首先找到向量中每个元素的指数，并将它们除以所计算的指数之和。
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Softmax 函数最常用作多类分类问题的激活函数，在这种情况下，您有一系列值，并且需要找到它们出现的概率。softmax 函数用于预测多项式概率分布的神经网络模型的输出层。
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## 用 Python 实现 Softmax 函数
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现在我们知道了在一个数字向量上计算 softmax 的公式，让我们来实现它。我们将使用 NumPy `exp()`方法计算向量的指数，使用 NumPy `sum()`方法计算分母和。
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```py
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import numpy as np
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def softmax(vec):
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exponential = np.exp(vec)
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probabilities = exponential / np.sum(exponential)
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return probabilities
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vector = np.array([1.0, 3.0, 2.0])
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probabilities = softmax(vector)
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print("Probability Distribution is:")
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print(probabilities)
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```
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```py
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Probability Distribution is:
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[0.09003057 0.66524096 0.24472847]
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```
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## 使用框架计算 softmax
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许多框架提供了在各种数学模型中使用的向量上计算 softmax 的方法。
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### 1\. Tensorflow
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您可以使用`tensorflow.nn.softmax`计算矢量上的 softmax，如图所示。
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```py
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import tensorflow as tf
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import numpy as np
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vector = np.array([5.5, -13.2, 0.5])
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probabilities = tf.nn.softmax(vector).numpy()
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print("Probability Distribution is:")
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print(probabilities)
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```
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```py
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Probability Distribution is:
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[9.93307142e-01 7.51236614e-09 6.69285087e-03]
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```
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### 2.我的天啊
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[Scipy](https://www.askpython.com/python-modules/python-scipy) 库可用于使用如下所示的`scipy.special.softmax`计算 softmax。
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```py
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import scipy
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import numpy as np
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vector = np.array([1.5, -3.5, 2.0])
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probabilities = scipy.special.softmax(vector)
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print("Probability Distribution is:")
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print(probabilities)
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```
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```py
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Probability Distribution is:
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[0.3765827 0.00253739 0.62087991]
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```
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### 3\. PyTorch
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您可以使用 [Pytorch](https://www.askpython.com/python-modules/pytorch) `torch.nn.Softmax(dim)`来计算 softmax，指定您想要计算的尺寸，如图所示。
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```py
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import torch
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vector = torch.tensor([1.5, -3.5, 2.0])
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probabilities = torch.nn.Softmax(dim=-1)(vector)
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print("Probability Distribution is:")
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print(probabilities)
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```
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```py
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Probability Distribution is:
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tensor([0.3766, 0.0025, 0.6209])
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```
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## 结论
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恭喜你！！现在，您已经了解了 softmax 函数以及如何使用各种方式来实现它，您可以使用它来解决机器学习中的多类分类问题。
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感谢阅读！！ |