Matplotlib绘制ReLU函数时零值不显示的问题求助

问题背景 #

尝试用Matplotlib绘制ReLU函数，但绘图时t≤0对应的零值段未显示。ReLU函数返回的是40元素的数组，单独绘制全零数组正常，但直接绘制relu(t)就缺失零值段。

初始代码 #

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def relu(t):
    t[t <= 0] = 0
    return t

def relu_plot():
    t = np.arange(-2, 2, 0.1)
    k = np.zeros(40)
    plt.plot(t, relu(t))
    plt.show()
    print(len(relu(t)))

relu_plot()

问题现象 #

绘图仅显示t>0时的曲线部分，t≤0的零值段完全缺失，但len(relu(t))输出为40，说明数组长度正常。

尝试更新 #

改用拼接数组的方式绘制时，曲线正常显示：

# 在relu_plot函数内修改
j = t[20:]  # t>0的部分
k = np.concatenate((np.zeros(20), j))
plt.plot(t, k)

问题原因 #

问题出在ReLU函数的实现上：t[t <=0] =0直接修改了传入的原数组t。执行relu(t)后，原数组t中≤0的元素被改成0，此时plt.plot(t, relu(t))实际是在绘制(0,0), (0,0), ..., (0.1,0.1)...这样的点。Matplotlib绘制连续线时，x轴重复的点会被合并，导致零值段看起来消失了。

解决方案 #

方案1：创建数组副本修改 #

在ReLU函数中对输入数组创建副本，避免修改原数组：

def relu(t):
    t_copy = t.copy()
    t_copy[t_copy <= 0] = 0
    return t_copy

方案2：使用numpy向量化函数实现 #

用np.maximum直接生成结果，不修改原数组：

def relu(t):
    return np.maximum(t, 0)

修改后重新运行relu_plot()，即可正常显示包含零值段的ReLU曲线。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者agctute