PyTorch官方教程中文版:PYTORCH之60MIN入门教程代码学习

Pytorch入门

import torch

"""
构建非初始化的矩阵
"""

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

"""
构建随机初始化矩阵
"""

x = torch.rand(5,3)

"""
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)

"""
直接构造一个张量:
"""

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

"""
创建一个 tensor 基于已经存在的 tensor。
"""

x = x.new_ones(5, 3, dtype=torch.double)
x = torch.randn_like(x, dtype=torch.float)
#randn_like->返回与输入大小相同的张量,该张量由正态分布中的随机数填充,平均值为0,方差为1。

"""
获取它的维度信息:
"""

print(x.size())

"""
tensor的加法
"""

y = torch.rand(5, 3)
#第一种方法
print(x + y)
#第二种方法
print(torch.add(x, y))
#第三种方法
result = torch.empty(5, 3)
torch.add(x, y, out=result)
print(result)
#第四种方法
y.add_(x)   #注意:这是原地加法,y=x+y
#任何在原地(in-place)改变张量的操作都有一个_后缀。例如x.copy_(y), x.t_()操作将改变x.

"""
tensor切片
"""

print(x[:, 1])  #这里输出的x第二列,如果是第二行就是[1,:]

"""
改变一个 tensor 的大小或者形状
"""

y = x.view(16)

z = x.view(-1, 8)
#注意这个-1,这个-1代表你并不清楚这个tensor修改后的行数或者列数是多少,所以用-1代替,只能存在一个-1

"""
获取tensor值(这里可以直接提取使用value)
"""

print(x.item())

Pytorch自动微分

import torch

"""
创建一个张量,设置 requires_grad=True 来跟踪与它相关的计算(来源)
"""
x = torch.ones(2, 2, requires_grad=True)
print(x)

y = x + 2
print(y)
#如果这时打印y,你会发现y有了一个grad_fn也在跟踪计算
print(y.grad_fn)
#打印grad_fn就会得到y的来源

z = y * y * 3
out = z.mean()  #mean函数中的参数dim代表在第几维度求平均数。
print(z, out)

print(z.requires_grad)
#.requires_grad_( ... ) 会改变张量的 requires_grad 标记。输入的标记默认为 False ,如果没有提供相应的参数。

"""
反向传播梯度
"""
#我们现在后向传播,因为输出包含了一个标量,out.backward() 等同于out.backward(torch.tensor(1.))。
out.backward()
print(x.grad)   #out反向传播后,改变的是之前变量的梯度,即x

"""
雅可比向量积的例子:
在向量微积分中,雅可比矩阵是一阶偏导数以一定方式排列成的矩阵,其行列式称为雅可比行列式。
"""

x = torch.randn(3, requires_grad=True)
y = x * 2
while y.data.norm() < 1000:     #torch.norm是对输入的Tensor求范数
    y = y * 2
print(y)

#现在在这种情况下,y 不再是一个标量。torch.autograd 不能够直接计算整个雅可比,但是如果我们只想要雅可比向量积,只需要简单的传递向量给 backward 作为参数。
v = torch.tensor([0.1, 1.0, 0.0001], dtype=torch.float)
y.backward(v)
print(x.grad)

#你可以通过将代码包裹在 with torch.no_grad(),来停止对从跟踪历史中的 .requires_grad=True 的张量自动求导。
with torch.no_grad():
    print((x ** 2).requires_grad)

Pytorch神经网络

import torch
import torch.nn as nn
import torch.functional as F

class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(1,6,5)
        #Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size, stride=1,padding=0, dilation=1, groups=1,bias=True, padding_mode=‘zeros’)
        self.conv2 = nn.Conv2d(6,16,5)
        self.fc1 = nn.Linear(16 * 5 * 5, 120)
        self.fc2 = nn.Linear(120, 84)
        self.fc3 = nn.Linear(84, 10)

    def forward(self,x):
        x = F.max_pool2d(F.relu(self.conv1(x)), (2, 2))
        x = F.max_pool2d(F.relu(self.conv2(x)), 2)
        x = x.view(-1, self.num_flat_features(x))
        x = F.relu(self.fc1(x))
        x = F.relu(self.fc2(x))
        x = self.fc3(x)
        return x

    def num_flat_features(self, x):
        size = x.size()[1:]
        num_features = 1
        for s in size:
            num_features *= s
        return num_features

net = Net()
#print(net)

"""
一个模型可训练的参数可以通过调用 net.parameters() 返回:
"""
# params = list(net.parameters())
# print(len(params))
# print(params[0].size())
"""
让我们尝试随机生成一个 32x32 的输入。注意:期望的输入维度是 32x32
"""
input = torch.randn(1, 1, 32, 32)
#这一步会错误,我也不知道为什么:AttributeError: module 'torch.functional' has no attribute 'max_pool2d'
out = net(input)
print(out)
"""
把所有参数梯度缓存器置零,用随机的梯度来反向传播
"""

net.zero_grad()
out.backward(torch.randn(1, 10))

"""
一个损失函数需要一对输入:模型输出和目标,然后计算一个值来评估输出距离目标有多远。
有一些不同的损失函数在 nn 包中。一个简单的损失函数就是 nn.MSELoss ,这计算了均方误差。
"""

output = net(input)
target = torch.randn(10)
target = target.view(1, -1)  # make it the same shape as output
criterion = nn.MSELoss()
loss = criterion(output, target)
print(loss)
"""
现在,如果你跟随损失到反向传播路径,可以使用它的 .grad_fn 属性,查看计算图
"""
print(loss.grad_fn)

"""
为了实现反向传播损失,我们所有需要做的事情仅仅是使用 loss.backward()。你需要清空现存的梯度,要不然帝都将会和现存的梯度累计到一起。
"""

# net.zero_grad()
# loss.backward()

"""
如果你是用神经网络,你想使用不同的更新规则,类似于 SGD, Nesterov-SGD, Adam, RMSProp, 等。为了让这可行,我们建立了一个小包:torch.optim 实现了所有的方法。使用它非常的简单。
"""
import torch.optim as optim

# create your optimizer
optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.01)

# in your training loop:
optimizer.zero_grad()   # zero the gradient buffers
output = net(input)
loss = criterion(output, target)
loss.backward()
optimizer.step()


Pytorch图像分类器

import torch
import torchvision
import torchvision.transforms as transforms


"""
下载数据集并将其归一化
torchvision 数据集的输出是范围在[0,1]之间的 PILImage,我们将他们转换成归一化范围为[-1,1]之间的张量 Tensors。
"""

transform = transforms.Compose(
    [transforms.ToTensor(),
     transforms.Normalize(mean = (0.5, 0.5, 0.5), std = (0.5, 0.5, 0.5))])
#(1)transforms.Compose就是将transforms组合在一起;
#(2)transforms.Normalize使用如下公式进行归一化:
# channel=(channel-mean)/std(因为transforms.ToTensor()已经把数据处理成[0,1],那么(x-0.5)/0.5就是[-1.0, 1.0])
# 这样一来,我们的数据中的每个值就变成了[-1,1]的数了。

trainset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True,
                                        download=False, transform=transform)
trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=4,
                                          shuffle=True, num_workers=2)

testset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=False,
                                       download=False, transform=transform)
testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=4,
                                         shuffle=False, num_workers=2)

classes = ('plane', 'car', 'bird', 'cat',
           'deer', 'dog', 'frog', 'horse', 'ship', 'truck')

"""
展示其中的一些训练图片。
"""
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def imshow(img):
    img = img / 2 + 0.5
    npimg = img.numpy()
    plt.imshow(np.transpose(npimg, (1, 2, 0)))
    plt.show()

# dataiter = iter(trainloader)
# images, labels = dataiter.next()
# imshow(torchvision.utils.make_grid(images))
# for j in range(4):
#     print(' '.join('%5s' % classes[labels[j]]))


"""
之前的神经网络复制过来
"""

import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F


class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net, self).__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(3, 6, 5)
        self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2)
        self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, 5)
        self.fc1 = nn.Linear(16 * 5 * 5, 120)
        self.fc2 = nn.Linear(120, 84)
        self.fc3 = nn.Linear(84, 10)

    def forward(self, x):
        x = self.pool(F.relu(self.conv1(x)))
        x = self.pool(F.relu(self.conv2(x)))
        x = x.view(-1, 16 * 5 * 5)
        x = F.relu(self.fc1(x))
        x = F.relu(self.fc2(x))
        x = self.fc3(x)
        return x


net = Net()

"""
定义一个损失函数和优化器 让我们使用分类交叉熵Cross-Entropy 作损失函数,动量SGD做优化器。
"""

import torch.optim as optim

if __name__ == '__main__':
    #<--遇到BUG:The “freeze_support()” line can be omitted if the program is not going to be frozen的解决办法-->

    criterion = nn.CrossEntropyLoss()
    optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)

    """
    在数据迭代器上循环传给网络和优化器 输入就可以
    """

    for epoch in range(2):  # loop over the dataset multiple times

        running_loss = 0.0
        for i, data in enumerate(trainloader, 0):
            inputs, labels = data
            optimizer.zero_grad()
            outputs = net(inputs)
            loss = criterion(outputs, labels)
            loss.backward()
            optimizer.step()

            running_loss += loss.item()
            if i % 2000 == 1999:    # print every 2000 mini-batches
                print('[%d, %5d] loss: %.3f' %
                      (epoch + 1, i + 1, running_loss / 2000))
                running_loss = 0.0

    print('Finished Training')

    """选取测试数据集"""
    dataiter = iter(testloader)
    images, labels = dataiter.next()
    imshow(torchvision.utils.make_grid(images))
    print('GraoundTruth: ', ' '.join(['%5s' % classes[labels[j]] for j in range(4)]))

    """显示预测值"""
    outputs = net(images)
    _, predicted = torch.max(outputs, 1)
    print('Predicted: ', ' '.join(['%5s' % classes[predicted[j]] for j in range(4)]))

    """
    看看网络在整个数据集上的表现    
    """
    correct = 0
    total = 0
    with torch.no_grad():
        for data in testloader:
            images, labels = data
            outputs = net(images)
            _, predicted = torch.max(outputs.data, 1)
            total += labels.size(0)
            correct += (predicted == labels).sum().item()

    print('Accuracy of the network on the 10000 test images: %d %%' % (
            100 * correct / total))

    """
    各类的准确率
    """
    class_correct = list(0. for i in range(10))
    class_total = list(0. for i in range(10))
    with torch.no_grad():
        for data in testloader:
            images, labels = data
            outputs = net(images)
            _, predicted = torch.max(outputs, 1)
            c = (predicted == labels).squeeze()
            for i in range(4):
                label = labels[i]
                class_correct[label] += c[i].item()
                class_total[label] += 1

    for i in range(10):
        print('Accuracy of %5s : %2d %%' % (
            classes[i], 100 * class_correct[i] / class_total[i]))

你可能感兴趣的:(Pytorch框架基础,网络,python,深度学习,人工智能)