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PyTorch | (2)PyTorch 入门-张量

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PyTorch 是一个基于 Python 的科学计算包,主要定位两类人群:

NumPy 的替代品,可以利用 GPU 的性能进行计算。

深度学习研究平台拥有足够的灵活性和速度

Tensors (张量)

Tensor在PyTorch中负责存储基本数据,PyTorch针对Tensor也提供了相对丰富的函数和方法,所以PyTorch中的Tensor与NumPy的数组具有极高的相似性。Tensor是一种高层次架构,也不要明白什么是深度学习,什么是后向传播,如何对模型进行优化,什么是计算图等技术细节。更重要的是,在PyTorch中定义的Tensor数据类型可以在GPUs上进行运算,而且只需要对变量做一些简单的类型转换就能轻易实现。

Tensors 类似于 NumPy 的 ndarrays ,同时 Tensors 可以使用 GPU 进行计算。

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from __future__ import print_function
import torch      

构造一个5x3矩阵,不初始化。

x = torch.empty(5, 3)
print(x)      

输出:

tensor(1.00000e-04 *
       [[-0.0000,  0.0000,  1.5135],
        [ 0.0000,  0.0000,  0.0000],
        [ 0.0000,  0.0000,  0.0000],
        [ 0.0000,  0.0000,  0.0000],
        [ 0.0000,  0.0000,  0.0000]])      

构造一个随机初始化的矩阵:

x = torch.rand(5, 3)
print(x)      
tensor([[ 0.6291,  0.2581,  0.6414],
        [ 0.9739,  0.8243,  0.2276],
        [ 0.4184,  0.1815,  0.5131],
        [ 0.5533,  0.5440,  0.0718],
        [ 0.2908,  0.1850,  0.5297]])      

构造一个矩阵全为 0,而且数据类型是 long.

x = torch.zeros(5, 3, dtype=torch.long)
print(x)      
tensor([[ 0,  0,  0],
        [ 0,  0,  0],
        [ 0,  0,  0],
        [ 0,  0,  0],
        [ 0,  0,  0]])      

构造一个张量,直接使用数据:

x = torch.tensor([5.5, 3])
print(x)      
tensor([ 5.5000,  3.0000])      

创建一个 tensor 基于已经存在的 tensor。

x = x.new_ones(5, 3, dtype=torch.double)      
# new_* methods take in sizes
print(x)
 
x = torch.randn_like(x, dtype=torch.float)    
# override dtype!
print(x)                                      
# result has the same size      
tensor([[ 1.,  1.,  1.],
        [ 1.,  1.,  1.],
        [ 1.,  1.,  1.],
        [ 1.,  1.,  1.],
        [ 1.,  1.,  1.]], dtype=torch.float64)
tensor([[-0.2183,  0.4477, -0.4053],
        [ 1.7353, -0.0048,  1.2177],
        [-1.1111,  1.0878,  0.9722],
        [-0.7771, -0.2174,  0.0412],
        [-2.1750,  1.3609, -0.3322]])      

获取它的维度信息:

print(x.size())
      
torch.Size([5, 3])
      

注意

torch.Size 是一个元组,所以它支持左右的元组操作。

操作

在接下来的例子中,我们将会看到加法操作。

加法: 方式 1

y = torch.rand(5, 3)
print(x + y)      

输出:

tensor([[-0.1859,  1.3970,  0.5236],
        [ 2.3854,  0.0707,  2.1970],
        [-0.3587,  1.2359,  1.8951],
        [-0.1189, -0.1376,  0.4647],
        [-1.8968,  2.0164,  0.1092]])      

加法: 方式2

print(torch.add(x, y))      
tensor([[-0.1859,  1.3970,  0.5236],
        [ 2.3854,  0.0707,  2.1970],
        [-0.3587,  1.2359,  1.8951],
        [-0.1189, -0.1376,  0.4647],
        [-1.8968,  2.0164,  0.1092]])      

加法: 提供一个输出 tensor 作为参数

result = torch.empty(5, 3)
torch.add(x, y, out=result)
print(result)      
tensor([[-0.1859,  1.3970,  0.5236],
        [ 2.3854,  0.0707,  2.1970],
        [-0.3587,  1.2359,  1.8951],
        [-0.1189, -0.1376,  0.4647],
        [-1.8968,  2.0164,  0.1092]])      

加法: in-place

# adds x to y
y.add_(x)
print(y)      
tensor([[-0.1859,  1.3970,  0.5236],
        [ 2.3854,  0.0707,  2.1970],
        [-0.3587,  1.2359,  1.8951],
        [-0.1189, -0.1376,  0.4647],
        [-1.8968,  2.0164,  0.1092]])      

任何使张量会发生变化的操作都有一个前缀 ‘’。例如:x.copy(y), x.t_(), 将会改变 x.

你可以使用标准的 NumPy 类似的索引操作注意

print(x[:, 1])
      

输出

tensor([ 0.4477, -0.0048,  1.0878, -0.2174,  1.3609])      

改变大小:如果你想改变一个 tensor 的大小或者形状,你可以使用 torch.view:

x = torch.randn(4, 4)
y = x.view(16)
z = x.view(-1, 8)  # the size -1 is inferred from other dimensions
print(x.size(), y.size(), z.size())      
torch.Size([4, 4]) torch.Size([16]) torch.Size([2, 8])      

如果你有一个元素 tensor ,使用 .item() 来获得这个 value 。

x = torch.randn(1)
print(x)
print(x.item())      
tensor([ 0.9422])
0.9422121644020081