【PyTorch学习笔记1】tensor 张量

文章目录

    • 1 张量的定义
    • 2 张量初始化
      • 2.1 直接生成张量
      • 2.2 通过numpy数组生成张量
      • 2.3通过已有的张量生成新的张量
      • 2.4通过指定数组维度来生成张量
    • 3 张量的属性
    • 4 张量
      • 4.1 张量的索引和切片
      • 4.2 张量的拼接
        • 4.2.1 torch.cat方法
        • 4.2.2 torch.stack方法
        • 4.2.3 torch.cat 和 torch.stack的区别
      • 4.3 张量的乘积和矩阵乘法
      • 4.4 自动赋值运算
    • 5 Tensor与Numpy的转化
      • 5.1 由张量变换为Numpy array数组
      • 5.2 由Numpy array数组转为张量

1 张量的定义

张量是一个多维数组。更正式地说,一个 N 阶张量是 N 个向量空间元素的张量积,每个向量空间都有自己的坐标系

张量的阶数(the order of a tensor)也称为维数(dimensions)、模态(modes)、或方式(ways)
【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第1张图片

2 张量初始化

2.1 直接生成张量

data = [[1, 2], [3, 4]]
x_data = torch.tensor(data)

2.2 通过numpy数组生成张量

np_array = np.array(data)
x_np = torch.from_numpy(np_array)

2.3通过已有的张量生成新的张量

data = [[1, 2], [3, 4]]
x_data = torch.tensor(data)

# 保留 x_data 的属性
x_ones = torch.ones_like(x_data)   
print(f"Ones Tensor: \n {x_ones} \n")

# 重写 x_data 的数据类型int -> float
x_rand = torch.rand_like(x_data, dtype=torch.float)  
print(f"Random Tensor: \n {x_rand} \n")

输出:【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第2张图片

2.4通过指定数组维度来生成张量

# 描述张量的维数
shape = (2, 3,)
# 指定生成张量的维数
rand_tensor = torch.rand(shape)
ones_tensor = torch.ones(shape)
zeros_tensor = torch.zeros(shape)

print(f"Random Tensor: \n {rand_tensor} \n")
print(f"Ones Tensor: \n {ones_tensor} \n")
print(f"Zeros Tensor: \n {zeros_tensor}")

输出:
【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第3张图片

3 张量的属性

tensor = torch.rand(3, 4)

# 张量的维度 
print(f"Shape of tensor: {tensor.shape}")
# 张量的数据类型
print(f"Datatype of tensor: {tensor.dtype}")
# 张量所存储的设备
print(f"Device tensor is stored on: {tensor.device}")

4 张量

4.1 张量的索引和切片

tensor = torch.ones(4, 4)
# 将第1列(从0开始)的数据全部赋值为0
tensor[:, 1] = 0  
print(tensor)

输出:
【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第4张图片

4.2 张量的拼接

4.2.1 torch.cat方法

tensor = torch.ones(4, 4)
# dim 为指定要拼接的维度
t1 = torch.cat([tensor, tensor, tensor], dim=1)
print(t1)

输出:
【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第5张图片

torch.Size([4, 12])

4.2.2 torch.stack方法

tensor = torch.ones(4, 4)

t1 = torch.stack([tensor, tensor, tensor], dim=1)
print(t1)

输出:
【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第6张图片

torch.Size([4, 3, 4])

4.2.3 torch.cat 和 torch.stack的区别

【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第7张图片
【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第8张图片
torch.cat方法会增加现有维度的值,可以理解为续接;
torch.stack方法会新加增加一个维度,可以理解为叠加

4.3 张量的乘积和矩阵乘法

乘积:

tensor = torch.ones(4, 2)
tensor[:, 1] = 0

# 逐个元素相乘结果
print(f"tensor.mul(tensor): \n {tensor.mul(tensor)} \n")
# 等价写法:
print(f"tensor * tensor: \n {tensor * tensor}")

输出:【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第9张图片

矩阵乘法:

tensor = torch.ones(4, 2)
tensor[:, 1] = 0

print(f"tensor.matmul(tensor.T): \n {tensor.matmul(tensor.T)} \n")
# 等价写法:
print(f"tensor @ tensor.T: \n {tensor @ tensor.T}")

输出:【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第10张图片

4.4 自动赋值运算

自动赋值运算通常在方法后有 _ 作为后缀, 例如: x.copy_(y), x.t_()操作会改变 x 的取值。

tensor = torch.ones(4, 2)
tensor[:, 1] = 0

print(tensor, "\n")
tensor.add_(5)
print(tensor)

输出:
【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第11张图片

在求导时会因为丢失了中间过程而导致一些问题

5 Tensor与Numpy的转化

张量和Numpy array数组在CPU上可以共用一块内存区域, 改变其中一个另一个也会随之改变

5.1 由张量变换为Numpy array数组

t = torch.ones(5)
print(f"t: {t}")
n = t.numpy()
print(f"n: {n}")

# 修改张量的值,则Numpy array数组值也会随之改变
t.add_(1)
print(f"t: {t}")
print(f"n: {n}")

输出:【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第12张图片

5.2 由Numpy array数组转为张量

# 由np转为tensor
n = np.ones(5)
t = torch.from_numpy(n)
print(f"t:{t}")

# 修改Numpy array数组的值,则张量值也会随之改变
np.add(n, 1, out=n)
print(f"t: {t}")
print(f"n: {n}")

输出:【PyTorch学习笔记1】tensor 张量_第13张图片

参考:
https://pytorch.apachecn.org/#/docs/1.7/03

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