Pytorch之Tensor大详解
导语 深度学习框架Pytorch发展势头惊人，这点小编也深有体会，翻翻Github上深度学习的开源代码，发现用Pytorch真的多了不少，所以小编最近也正在入坑Pytorch，顺便写写文章做些总结。认真看完这篇文章，你将收获： 理解Tensor的创建 理解Tensor的加速 理解Tensor的常用属性 理解Tensor的常用方法 Tensor创建 我们应该都知道Numpy是支持大量维度数组与矩阵运算的常用扩展库。但是对于计算图，深度学习或者梯度，Numpy似乎真的有心无力，因为它的计算无法像Tensor一样在GPU上加速。今天我们就一起来谈谈Pytorch最基本的概念Tensor。 Tensor是n维的数组，在概念上与numpy数组是一样的，不同的是Tensor可以跟踪计算图和计算梯度。 1.从Numpy中创建 import torch import numpy as np numpy_array= np.array([1,2,3]) torch_tensor1 = torch.from_numpy(numpy_array) torch_tensor2 = torch.Tensor(numpy_array) torch_tensor3 = torch.tensor(numpy_array) 值得注意的是torch.Tensor()是默认张量类型torch.FloatTensor()的别名，就是说返回torch.Tensor()返回的是Float数据类型。其实我们也可以修改其默认的数据类型： torch.set_default_tensor_type(torch.DoubleTensor) 而torch.tensor()则会根据输入数据类型生成相应的torch.LongTensor、torch.FloatTensor和torch.DoubleTensor。 当然，我们也可以通过numpy()把Tensor转换为numpy类型 numpy_array = torch_tensor1.numpy() # 如果tensor在CPU上 numpy_array = torch_tensor1.cpu.numpy() # 如果tensor在GPU上 print(type(numpy_array)) #输出 ： <class 'numpy.ndarray'> 注意，如果Tensor在GPU上，则需要使用.cpu()先将GPU的Tensor转换到cpu上。 2.从Python内置类型中创建 lst = [1,2,3] torch_tensor1 = torch.tensor(a) tp = (1,2,3) torch_tensor2 = torch.tensor(a1) 3.其他方式 # 创建相同元素的Tensor torch_tensor1 = torch.full([2,3],2) # 创建全为1的Tensor torch_tensor2 = torch.ones([2,3]) # 创建全为0的Tensor torch_tensor3 = torch.zeors([2,3]) # 创建对角阵的Tensor torch_tensor4 = torch.eye(3) # 在区间[1,10]中随机创建Tensor torch_tensor5 = torch.randint(1,10,[2,2]) # 等等... 创建Tensor时候也可指定数据类型和所存储的设备 torch_tensor= torch.zeros([2,3],dtype=torch.float64,device=torch.device('cuda:0')) torch_tensor.dtype #torch.float64 torch_tensor.device #cuda:0 torch_tensor.is_cuda #True Tensor加速 我们可以使用以下两种方式使得Tensor在GPU上加速。 第一种方式是定义cuda数据类型。 dtype = torch.cuda.FloatTensor gpu_tensor = torch.randn(1,2).type(dtype) #把Tensor转换为cuda数据类型 第二种方式是直接将Tensor放到GPU上(推荐)。 gpu_tensor = torch.randn(1,2).cuda(0)#把Tensor直接放在第一个GPU上 gpu_tensor = torch.randn(1,2).cuda(1)#把Tensor直接放在第二个GPU上 而将Tensor放在CPU上也很简单。 cpu_tensor = gpu_tensor.cpu() Tensor常用属性 1.查看Tensor类型属性 tensor1 = torch.ones([2,3]) tensor1.dtype # torch.float32 2.查看Tensor尺寸属性 tensor1.shape # 尺寸 tenosr1.ndim #维度 3.查看Tensor是否存储在GPU上 tensor1.is_cuda #False 4.查看Tensor存储设备 tensor1.device # cpu tensor1.cuda(0) tensor1.device # cuda:0 5.查看Tensor梯度计算 tensor1.grad Tensor常用方法 1.torch.squeeze()：删除值为1的维度并返回Tensor tensor1 = torch.ones([2,1,3]) torch_tensor1.size() #torch.Size([2, 1, 3]) tensor2=torch.squeeze(tensor1) print(tensor2.size())#torch.Size([2, 3]) 从例子中可以看到Tensor的维度从原来的[2,1,3]变成[2,3],值为1的维度被删除。 2.torch.Tensor.permute()置换Tensor维度并返回新视图。 tensor1 = torch.ones([2,1,3]) print(tensor1.size()) # torch.Size([2, 1, 3]) tensor2 = tensor1.permute(2,1,0) # 0,1,2-> 2,1,0 print(tensor2.size()) # torch.Size([3, 1, 2]) 从例子中可以看到，Tensor将原本的第一个维度值为2，第2维度值为3，置换后分别变成3和2. 3.torch.Tensor.expand()：把值为1的维度进行扩展，扩展的Tensor不会分配新的内存，只是原来的基础上创建新的视图并返回。 >>>tensor1 = torch.tensor([[3],[2]]) >>>tensor2 = tensor1.expand(2,2) >>>tensor1.size() torch.Size([2, 1]) >>>tensor2 tensor([[3, 3], [2, 2]]) >>>tensor2.size() torch.Size([2, 2]) 从例子中可以看到，原本Tensor的维度是(2,1)，因为该函数是对值为1的维度进行扩展，所以可以扩展为(2,2),(2,3)等，但是要注意的是保持非1值的维度不变。 4.torch.Tensor.repeat()：沿着某个维度的Tensor进行重复，和expand()不同的是，该函数复制原本的数据。 >>>tensor1 = torch.tensor([[3],[2]]) >>>tensor1.size() torch.Size([2, 1]) >>>tensor2=tensor1.repeat(4,2) >>>tensor2.size() torch.Size([8, 2]) >>>tensor2 tensor([[3, 3], [2, 2], [3, 3], [2, 2], [3, 3], [2, 2], [3, 3], [2, 2]]) 例子中的tensor1维度是(2,1)，tensor1.repeat(4,2)，这是对第0维度和第1维度的Tensor分别重复4次和2次，所以repeat后维度变成了(8,2)。再看下面的例子。 >>>tensor1 = torch.tensor([[2,1]]) >>>tensor1.size() torch.Size([1, 2]) >>>tensor2=tensor1.repeat(2,2,1) >>>tensor2.size() torch.Size([2,2,2]) >>>tensor2 tensor([[[2, 1], [2, 1]], [[2, 1], [2, 1]]]) 例子中的tensor1维度是(1,2)，tensor1.repeat(2,2,1)，此时前者跟后者的维度对应不上，此时可以理解为tensor1把维度改写为(1,1,2)，再tensor1.repeat(2,2,1)，tensor1第0,1,2的维度的Tensor分别重复1次，1次，2次，repeat后Tensor维度为(2,2,2)。 公众号：CVpython，专注于分享Python和计算机视觉，我们坚持原创，不定期更新，希望文章对你有帮助，快点扫码关注吧。
