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Matrizenmultiplikation

Multipliziere zwei Matrizen, die Operation hinter jeder Schicht eines neuronalen Netzes.

Das lernst du

  • Matrizen Zeile mal Spalte multiplizieren
  • Prüfen, ob die Formen passen
  • Verstehen, warum Schichten Matrixprodukte sind

Problem

Schichten neuronaler Netze, Attention und der Großteil des maschinellen Lernens laufen auf Matrizenmultiplikation hinaus. Für eine n × k-Matrix A und eine k × m-Matrix B ist das Produkt C = A × B eine n × m-Matrix, deren Einträge jeweils das Skalarprodukt einer Zeile von A und einer Spalte von B sind:

C[i][j] = A[i][0] × B[0][j] + A[i][1] × B[1][j] + … + A[i][k-1] × B[k-1][j]

Implementiere matmul(a, b).

Eingabe

a: Eine n × k-Matrix.

b: Eine k × m-Matrix (ihre Zeilenzahl entspricht der Spaltenzahl von a).

Ausgabe

Gib die n × m-Produktmatrix zurück.

Einschränkungen

1 ≤ n, k, m ≤ 50

-100 ≤ jeder Wert ≤ 100

Beispiele

Beispiel 1
Eingabe:
a = [
    [1.0, 2.0],
    [3.0, 4.0]
]
b = [
    [5.0, 6.0],
    [7.0, 8.0]
]

Erwartete Ausgabe:
expected = [
    [19.0, 22.0],
    [43.0, 50.0]
]
Eingabe:
std::vector<std::vector<double>> a = {
    {1.0, 2.0},
    {3.0, 4.0}
};
std::vector<std::vector<double>> b = {
    {5.0, 6.0},
    {7.0, 8.0}
};

Erwartete Ausgabe:
std::vector<std::vector<double>> expected = {
    {19.0, 22.0},
    {43.0, 50.0}
};
Eingabe:
double[][] a = new double[][] {
    new double[] {1.0, 2.0},
    new double[] {3.0, 4.0}
};
double[][] b = new double[][] {
    new double[] {5.0, 6.0},
    new double[] {7.0, 8.0}
};

Erwartete Ausgabe:
double[][] expected = new double[][] {
    new double[] {19.0, 22.0},
    new double[] {43.0, 50.0}
};

Erläuterung

C[0][0] = 1×5 + 2×7 = 19, C[0][1] = 1×6 + 2×8 = 22, C[1][0] = 3×5 + 4×7 = 43 und C[1][1] = 3×6 + 4×8 = 50.

Beispiel 2
Eingabe:
a = [
    [1.0, 0.0, 2.0]
]
b = [
    [3.0],
    [4.0],
    [5.0]
]

Erwartete Ausgabe:
expected = [
    [13.0]
]
Eingabe:
std::vector<std::vector<double>> a = {
    {1.0, 0.0, 2.0}
};
std::vector<std::vector<double>> b = {
    {3.0},
    {4.0},
    {5.0}
};

Erwartete Ausgabe:
std::vector<std::vector<double>> expected = {
    {13.0}
};
Eingabe:
double[][] a = new double[][] {
    new double[] {1.0, 0.0, 2.0}
};
double[][] b = new double[][] {
    new double[] {3.0},
    new double[] {4.0},
    new double[] {5.0}
};

Erwartete Ausgabe:
double[][] expected = new double[][] {
    new double[] {13.0}
};

Erläuterung

Eine 1 × 3-Matrix mal eine 3 × 1-Matrix ergibt eine 1 × 1-Matrix: 1×3 + 0×4 + 2×5 = 13.

Referenzen

Diese Aufgabe wurde für CodeUtility angepasst. Beachte die oben genannten Vorgaben und Einschränkungen.

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