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概述 SSM的概念由来已久，但这里我们特指深度学习中的SSM，一般认为其开篇之作是2021年的 S4，不算太老，而SSM最新最火的变体大概是Mamba。当然，当我们谈到SSM时，也可能泛指一切线性RNN模型，这样RWKV、RetNet还有此前LRU都可以归入此类。不少SSM变体致力于成为Transformer的竞争者，尽管笔者并不认为有完全替代的可能性，但SSM本身优雅的数学性质也值得学习一番。 尽管我们说SSM起源于S4，但在S4之前，SSM有一篇非常强大的奠基之作《HiPPO: Recurrent Memory with Optimal Polynomial Projections》（简称HiPPO），所以本文从HiPPO开始说起。 另外值得一提的是，SSM代表作HiPPO、S4、Mam...

分布式深度学习里的通信严重依赖于规则的集群通信，诸如 allreduce, reducescatter, allgather 等，因此，实现高度优化的集群通信，以及根据任务特点和通信拓扑选择合适的集群通信算法至关重要。 本文以数据并行经常使用的 allreduce 为例来展示集群通信操作的数学性质。 Allreduce 在干什么？ 如图 1 所示，一共 4个设备，每个设备上有一个矩阵（为简单起见，我们特意让每一行就一个元素），allreduce 操作的目的是，让每个设备上的矩阵里的每一个位置的数值都是所有设备上对应位置的数值之和。 如图 2 所示， allreduce 可以通过 reducescatter 和 allgather 这两个更基本的集群通信操作来实现。基于 ring 状通信可以高...

题目 给定一个无序的数组，找出数组在排序之后，相邻元素之间最大的差值。 如果数组元素个数小于 2，则返回 0。 Example 1: [代码] 解题思路：如果进行排序，这里会超时。采用桶排序 排序算法 的思想，可以在线性时间解决。 1. 首先建立桶，每个桶中只需要存放这个桶中元素的最大值和最小值。 1. 我们期望将数组中的各个数等距离分配，也就是每个桶的长度相同，也就是对于所有桶来说，桶内最大值减去桶内最小值都是一样的。可以当成公式来记。 1. 确定桶的数量，最后的加一保证了数组的最大值也能分到一个桶。为什么需要这样规定桶的尺寸呢？因为这样可以让最大的间距的两个元素在两个不同的桶中。可以证明一下，因为我们用元素范围之差除以元素个数，所以桶的尺寸就是平均的元素间距，显然最大间距的两个元素不可能...

1. 可以重复选取 给定一个无重复元素的数组 candidates 和一个目标数 target ，找出 candidates 中所有可以使数字和为 target 的组合。 candidates 中的数字可以无限制重复被选取。 画出树状搜索图如下， 为了去除重复的情况， 我们需要按照某种顺序搜索，具体做法是：每一次搜索的时候，设置下一轮搜索的起点 [代码] 2. 不能被重复选取 与上面的区别在于 1. index每次不要重复搜索，而是去寻找下一个 1. 排除重复的元素 [代码]

概述 众所周知，尽管基于Attention机制的Transformer类模型有着良好的并行性能，但它的空间和时间复杂度都是 [Math] 级别的， n 是序列长度，所以当 n 比较大时Transformer模型的计算量难以承受。近来，也有不少工作致力于降低Transformer模型的计算量，比如模型剪枝、量化、蒸馏等精简技术，又或者修改Attention结构，使得其复杂度能降低到 [Math] 甚至 [Math] 。 改变这一复杂度的思路主要有两种： 一是走稀疏化的思路，比如OpenAI的Sparse Attention，通过“只保留小区域内的数值、强制让大部分注意力为零”的方式，来减少Attention的计算量。经过特殊设计之后，Attention矩阵的大部分元素都是0，因此理论上它也能节...

Preformer Performer的出发点还是标准的Attention，所以在它那里还是有 [Math] ，然后它希望将复杂度线性化，那就是需要找到新的 [Math] ，使得： [公式] 如果找到合理的从 [Math] 到 [Math] 的映射方案，便是该思路的最大难度了。 激活函数 线性Attention的常见形式如 式3，其中 [Math] 、 [Math] 是值域非负的激活函数。那么如何选取这个激活函数呢？Performer告诉我们，应该选择指数函数 [公式] 首先，我们来看它跟已有的结果有什么不一样。在 Transformers are RNNs 给出的选择是： [公式] 我们知道 1+x 正是 e^x 在 x=0 处的一阶泰勒展开，因此 [Math] 这个选择其实已经相当接近 ...

简介 承接 Transformers are RNNs 这篇论文 目的： 为了分析之前linear transformer的效果为什么不好。发现主要是两个原因造成的： 1. 无界梯度（unbounded gradient），会导致模型在训练时不稳定，收敛不好； 1. 注意力稀释（attention dilution），transformer在lower level时应该更关注局部特征，而higher level更关注全局特征，但线性transformer中的attention往往weight 更均匀化，不能聚焦在local区域上，因此称为attention稀释。 解决方案： 1. 对linear attention算出来的output接着做个normalization，形成NormForme...

01背包 描述 有N件物品和一个容量为V的背包。 第i件物品的体积是vi，价值是wi。 求解将哪些物品装入背包，可使这些物品的总体积不超过背包流量，且总价值最大。 二维动态规划 f[i][j] 表示只看前i个物品，总体积是j的情况下，总价值最大是多少。 result = max(f[n][0V]) f[i][j]: 不选第i个物品：f[i][j] = f[i1][j]; 选第i个物品：f[i][j] = f[i1][jv[i]] + w[i]（v[i]是第i个物品的体积） 两者之间取最大。 初始化：f[0][0] = 0 代码如下： [代码] 一维动态优化 从上面二维的情况来看，f[i] 只与f[i1]相关，因此只用使用一个一维数组[0v]来存储前一个状态。那么如何来实现呢？ 第一个问题：状...

起步 heapq 模块实现了适用于Python列表的最小堆排序算法。 堆是一个树状的数据结构，其中的子节点都与父母排序顺序关系。因为堆排序中的树是满二叉树，因此可以用列表来表示树的结构，使得元素 N 的子元素位于 2N + 1 和 2N + 2 的位置（对于从零开始的索引）。 本文内容将分为三个部分，第一个部分简单介绍 heapq 模块的使用；第二部分回顾堆排序算法；第三部分分析heapq中的实现。 heapq 的使用 创建堆有两个基本的方法：heappush() 和 heapify()，取出堆顶元素用 heappop()。 heappush() 是用来向已有的堆中添加元素，一般从空列表开始构建： [代码] 如果数据已经在列表中，则使用 heapify() 进行重排： [代码] 回顾堆排序算...

计数排序、基数排序、桶排序则属于非比较排序，算法时间复杂度O(n)，优于比较排序。但是也有弊端，会多占用一些空间，相当于是用空间换时间。 1. 计数排序： 计数排序的基本思想是：对每一个输入的元素a[i]，确定小于 a[i] 的元素个数。所以可以直接把 a[i] 放到它输出数组中的位置上。假设有5个数小于 a[i]，所以 a[i] 应该放在数组的第6个位置上。 实现代码如下： [代码] 2. 桶排序： 桶排序的基本思想是：把数组a划分为n个大小相同子区间（桶），每个子区间各自排序，最后合并。桶排序要求数据的分布必须均匀，不然可能会失效。计数排序是桶排序的一种特殊情况，可以把计数排序当成每个桶里只有一个元素的情况。 [代码] 算法实现步骤 1. 根据待排序集合中最大元素和最小元素的差值范围和映...

题目说明 在未排序的数组中找到第 k 个最大的元素。请注意，你需要找的是数组排序后的第 k 个最大的元素，而不是第 k 个不同的元素。 示例 1: 输入: [3,2,1,5,6,4] 和 k = 2 输出: 5 示例 2: 输入: [3,2,3,1,2,4,5,5,6] 和 k = 4 输出: 4 题解 使用快排的思想 [代码]

💡 不断排除不存在解的区间，直至最后剩下一个 这里归纳最重要的部分： 分析题意，挖掘题目中隐含的 单调性； while (left < right) 退出循环的时候有 left == right 成立，因此无需考虑返回left还是right； 始终思考下一轮搜索区间是什么，如果是 [mid, right] 就对应 left = mid ，如果是 [left, mid 1] 就对应 right = mid 1，是保留 mid 还是 +1、−1 就在这样的思考中完成； 从一个元素什么时候不是解开始考虑下一轮搜索区间是什么 ，把区间分为 2个部分（一个部分肯定不存在目标元素，另一个部分有可能存在目标元素），问题会变得简单很多，这是一条 非常有用 的经验； 每一轮区间被划分成 2 部分，理解 区间划...