pytorch复习笔记--loss.backward()、optimizer.step()和optimizer.zero_grad()的用法

目录

1--loss.backward()的用法

2--optimizer.step()的用法

3--optimizer.zero_grad()的用法

4--举例说明

5--参考


1--loss.backward()的用法

作用:将损失loss向输入测进行反向传播;这一步会计算所有变量x的梯度值 \small \frac{d}{dx}loss,并将其累积为\small x*grad 进行备用,即 \small x*grad=(x*grad)_{pre}+\frac{d}{dx}loss ,公式中的 \small (x*grad)_{pre} 指的是上一个epoch累积的梯度。

2--optimizer.step()的用法

作用:利用优化器对参数x进行更新,以随机梯度下降SGD为例,更新的公式为:\small x = x - lr*(x*grad),lr 表示学习率 learning rate,减号表示沿着梯度的反方向进行更新;

3--optimizer.zero_grad()的用法

作用:清除优化器关于所有参数x的累计梯度值 \small x*grad,一般在loss.backward()前使用,即清除 \small (x*grad)_{pre}

4--举例说明

① 展示 loss.backward() 和 optimizer.step() 的用法:

import torch

# 初始化参数值x
x = torch.tensor([1., 2.], requires_grad=True)

# 模拟网络运算,计算输出值y
y = 100*x

# 定义损失
loss = y.sum() 

print("x:", x)
print("y:", y)
print("loss:", loss)


print("反向传播前, 参数的梯度为: ", x.grad)
# 进行反向传播
loss.backward()  # 计算梯度grad, 更新 x*grad    
print("反向传播后, 参数的梯度为: ", x.grad)

# 定义优化器
optim = torch.optim.SGD([x], lr = 0.001) # SGD, lr = 0.001

print("更新参数前, x为: ", x) 
optim.step()  # 更新x
print("更新参数后, x为: ", x)

pytorch复习笔记--loss.backward()、optimizer.step()和optimizer.zero_grad()的用法_第1张图片

② 展示不使用 optimizer.zero_grad() 的梯度:

import torch

# 初始化参数值x
x = torch.tensor([1., 2.], requires_grad=True)

# 模拟网络运算,计算输出值y
y = 100*x

# 定义损失
loss = y.sum() 

print("x:", x)
print("y:", y)
print("loss:", loss)


print("反向传播前, 参数的梯度为: ", x.grad)
# 进行反向传播
loss.backward()  # 计算梯度grad, 更新 x*grad    
print("反向传播后, 参数的梯度为: ", x.grad)

# 定义优化器
optim = torch.optim.SGD([x], lr = 0.001) # SGD, lr = 0.001

print("更新参数前, x为: ", x) 
optim.step()  # 更新x
print("更新参数后, x为: ", x)

# 再进行一次网络运算
y = 100*x

# 定义损失
loss = y.sum()

# 不进行optimizer.zero_grad()
loss.backward()  # 计算梯度grad, 更新 x*grad 
print("不进行optimizer.zero_grad(), 参数的梯度为: ", x.grad)

pytorch复习笔记--loss.backward()、optimizer.step()和optimizer.zero_grad()的用法_第2张图片

③ 展示使用 optimizer.zero_grad() 的梯度:

import torch

# 初始化参数值x
x = torch.tensor([1., 2.], requires_grad=True)

# 模拟网络运算,计算输出值y
y = 100*x

# 定义损失
loss = y.sum() 

print("x:", x)
print("y:", y)
print("loss:", loss)


print("反向传播前, 参数的梯度为: ", x.grad)
# 进行反向传播
loss.backward()  # 计算梯度grad, 更新 x*grad    
print("反向传播后, 参数的梯度为: ", x.grad)

# 定义优化器
optim = torch.optim.SGD([x], lr = 0.001) # SGD, lr = 0.001

print("更新参数前, x为: ", x) 
optim.step()  # 更新x
print("更新参数后, x为: ", x)

# 再进行一次网络运算
y = 100*x

# 定义损失
loss = y.sum()

# 进行optimizer.zero_grad()
optim.zero_grad()
loss.backward()  # 计算梯度grad, 更新 x*grad 
print("进行optimizer.zero_grad(), 参数的梯度为: ", x.grad)

pytorch复习笔记--loss.backward()、optimizer.step()和optimizer.zero_grad()的用法_第3张图片

通过②和③的对比,能看出 optimizer.zero_grad() 的作用是清除之前累积的梯度值。

5--参考

参考1

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