公式：

https://www.jianshu.com/p/695136c5647b

softmx 值越大，分数越高，不是正比例关系

两组值是不一样的：

import numpy as np
z = np.array([1.0, 2.0])
print(np.exp(z)/sum(np.exp(z)))
 
z = np.array([0.1, 0.2])
print(np.exp(z)/sum(np.exp(z)))
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softmax VS k个二元分类器
如果你在开发一个音乐分类的应用，需要对k种类型的音乐进行识别，那么是选择使用 softmax 分类器呢，还是使用 logistic 回归算法建立 k 个独立的二元分类器呢？ 
这一选择取决于你的类别之间是否互斥，例如，如果你有四个类别的音乐，分别为：古典音乐、乡村音乐、摇滚乐和爵士乐，那么你可以假设每个训练样本只会被打上一个标签（即：一首歌只能属于这四种音乐类型的其中一种），此时你应该使用类别数 k = 4 的softmax回归。（如果在你的数据集中，有的歌曲不属于以上四类的其中任何一类，那么你可以添加一个“其他类”，并将类别数 k 设为5。） 
如果你的四个类别如下：人声音乐、舞曲、影视原声、流行歌曲，那么这些类别之间并不是互斥的。例如：一首歌曲可以来源于影视原声，同时也包含人声 。这种情况下，使用4个二分类的 logistic 回归分类器更为合适。这样，对于每个新的音乐作品 ，我们的算法可以分别判断它是否属于各个类别。 
现在我们来看一个计算视觉领域的例子，你的任务是将图像分到三个不同类别中。(i) 假设这三个类别分别是：室内场景、户外城区场景、户外荒野场景。你会使用sofmax回归还是 3个logistic 回归分类器呢？ (ii) 现在假设这三个类别分别是室内场景、黑白图片、包含人物的图片，你又会选择 softmax 回归还是多个 logistic 回归分类器呢？ 
在第一个例子中，三个类别是互斥的，因此更适于选择softmax回归分类器 。而在第二个例子中，建立三个独立的 logistic回归分类器更加合适。

我们知道max，假如说我有两个数，a和b，并且a>b，如果取max，那么就直接取a，没有第二种可能

但有的时候我不想这样，因为这样会造成分值小的那个饥饿。所以我希望分值大的那一项经常取到，分值小的那一项也偶尔可以取到，那么我用softmax就可以了 
现在还是a和b，a>b，如果我们取按照softmax来计算取a和b的概率，那a的softmax值大于b的，所以a会经常取到，而b也会偶尔取到，概率跟它们本来的大小有关。所以说不是max，而是 Soft max 
那各自的概率究竟是多少呢，我们下面就来具体看一下

定义

假设我们有一个数组，V，Vi表示V中的第i个元素，那么这个元素的Softmax值就是

也就是说，是该元素的对数值，与所有元素对数值和的比值

这个定义可以说非常的直观，当然除了直观朴素好理解以外，它还有更多的优点

1.计算与标注样本的差距

在神经网络的计算当中，我们经常需要计算按照神经网络的正向传播计算的分数S1，和按照正确标注计算的分数S2，之间的差距，计算Loss，才能应用反向传播。Loss定义为交叉熵

取log里面的值就是这组数据正确分类的Softmax值，它占的比重越大，这个样本的Loss也就越小，这种定义符合我们的要求

2.计算上非常非常的方便

当我们对分类的Loss进行改进的时候，我们要通过梯度下降，每次优化一个step大小的梯度，这个时候我们就要求Loss对每个权重矩阵的偏导，然后应用链式法则。那么这个过程的第一步，就是求Loss对score的偏导 (下面公式推导部分对于求偏导符号就用求导符号代替)

我们首先定义

Pyi=efyi∑jej 是选到yi的概率

Li=−log(efyi∑jej)是我们之前提到的交叉熵 
那么我们求Loss对score的偏导就是

∂Li∂fyi=−ln(efyi∑jej)′ 
=−1∗∑jejefyi∗(efyi∑jej)′=−1∗∑jejefyi∗(1−∑j≠fyiej∑jej)′

=−1∗∑jejefyi∗(−1)∗∑j≠fyiej∗(−1)∗1(∑jej)2∗(∑jej)′

=−1∗∑jejefyi∗(−1)∗∑j≠fyiej∗(−1)∗1(∑jej)2∗efyi 
=−∑j≠fyiej∑jej 
=−(1−Pfyi)=Pfyi−1

最后结果的形式非常的简单，只要将算出来的概率的向量对应的真正结果的那一维减1，就可以了

举个例子，通过若干层的计算，最后得到的某个训练样本的向量的分数是[ 1, 5, 3 ], 
那么概率分别就是[e1e1+e3+e5,e5e1+e3+e5,e3e1+e3+e5]=[0.015,0.866,0.117],如果这个样本正确的分类是第二个的话，那么计算出来的偏导就是[0.015,0.866−1,0.117]=[0.015,−0.134,0.117]，是不是很简单！！然后再根据这个进行back propagation就可以了