PyTorch基础-Tensors属性、Tensor的运算

news2025/2/1 16:59:48

PyTorch的基本概念

Tensor的基本概念

张量高于标量、向量、矩阵
标量说零维的张量，向量是一维的张量，矩阵是二维的张量

Tensor与机器学习的关系

Tensor的创建

函数	功能
Tensor(*size)	基础构造函数
Tensor(data)	类似np.array
ones(*size)	全1Tensor
zeros(*size)	全0Tensor
eye(*size)	对角线为1，其他为0
arange(s,e,step)	从s到e，步长为step
linspace(s,e,steps)	从s到e，均匀切分成steps份
rand/randn(*size)	均匀/标准分布
normal(mean,std)/uniform_(from,to)	正态分布/均匀分布
randperm(m)	随机排列

实例

随机数正态分布标准分布

序列

Tensor的属性

每一个Tensor有torch.dtype、torch.device、torch.layout三种属性
torch.device 标识了torch.Tensor对象在创建之后所存储在的设备名称
torch.layout表示torch.Tensor内存布局的对象

torch.tensor([1,2,3],dtype=torch.float32,device=torch.device('cpu'))

稀疏的张量

torch.sparse_coo_tensor
coo类型表示了非零元素的坐标形式

indices = torch.tensor([0,1,1],[2,0,2]])
values = torch.tensor([3,4,5],dtype=torch.float32)
x = torch.sparse_coo_tensor(i,v,[2,4])

dev = torch.device("cpu")
torch.tensor([2,2],device=dev)
torch.tensor([2,2],dtype=torch.float32,device=dev)

稀疏的张量

i=torch.tensor([[0,1,2],[0,1,2]])
v=torch.tensor([1,2,3])
torch.sparse_coo_tensor(i,v,(4,4))

转成稠密的张量

torch.sparse_coo_tensor(i,v,(4,4)).to_dense()

Tensor的算术运算

加法运算

c=a+b
c=torch.add(a,b)
a.add(b)
a.add_(b)#会修改a的值

减法运算

c=a-b
c=torch.sub(a,b)
a.sub(b)
a.sub_(b)#会修改a的值

乘法运算

哈达玛积（element wise，对应元素相乘）

c=a*b
c=torch.mul(a,b)
a.mul(b)
a.mul_(b)

除法运算

c=a/b
c=torch.div(a,b)
a.div(b)
a.div_(b)

矩阵运算

二维矩阵乘法运算操作包括torch.mm()、torch.matmul()、@

a=torch.ones(2,1)
b=torch.ones(1,2)
print(torch.mm(a,b))
print(torch.matmul(a,b))
print(a@b)
print(a.matmul(b))
print(a.mm(b))

对于高维的Tensor（dim>2），定义其矩阵乘法仅在最后的两个维度上，要求前面的维度必须保持一致，就像矩阵的索引一样并且运算操作只有torch.matmul()

a=torch.ones(1,2,3,4)
b=torch.ones(1,2,4,3)
print(a.matmul(b))
print(torch.matmul(a,b))

幂运算

print(torch.pow(a,2))
print(a.pow(2))
print(a**2)
print(a.pow_(2))

e的n次方

print(torch.exp(a))
b=a.exp_()

开方运算

a.sqrt()
a.sqrt_()

对数

torch.log2(a)
torch.log10(a)
torch.log(a)
torch.log_(a)

Tensor的取整/取余运算

.floor()向下取整数
.ceil()向上取整数
.round()四舍五入
.trunc()裁剪，只取整数部分
.frac()只取小数部分
%取余

Tensor的比较运算

torch.eq(input,other, out=None) #按成员进行等式操作，相同返回True
torch.equal(tensor1,tensor2) #如果tensor1和tensor2有相同的size和elements，则为true
torch.ge(input, other, out=None) #input>= other
torch.gt(input, other, out=None) #input>other
torch.le(input, other, out=None) #input=<other
torch.lt(input, other, out=None) #input<other
torch.ne(input, other, out=None) #input != other 不等于

排序

torch.sort(input, dim=None, descending=False, out=None) 
#对目标input进行排序
torch.topk(input, k,dim=None, largest=True, sorted=Trueout=None)
#沿着指定维度返回最大k个数值及其索引值
torch.kthvalue(input, k, dim=None, out=None)
#沿着指定维度返回第k个最小值及其索引值