学习Dive into Deep learning:2.1数据操作,张量(tensor)

2024-03-27 13:12

本文主要是介绍学习Dive into Deep learning:2.1数据操作,张量(tensor),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

首先,我们介绍n维数组,也称为张量(tensor)。 使用过Python中NumPy计算包的读者会对本部分很熟悉。 无论使用哪个深度学习框架,它的张量类(在MXNet中为ndarray, 在PyTorch和TensorFlow中为Tensor)都与Numpy的ndarray类似。 但深度学习框架又比Numpy的ndarray多一些重要功能: 首先,GPU很好地支持加速计算,而NumPy仅支持CPU计算; 其次,张量类支持自动微分。 这些功能使得张量类更适合深度学习。 如果没有特殊说明,本书中所说的张量均指的是张量类的实例。

张量表示一个由数值组成的数组,这个数组可能有多个维度。

  • 具有一个轴的张量对应数学上的向量(vector);
  • 具有两个轴的张量对应数学上的矩阵(matrix);
  • 具有两个轴以上的张量没有特殊的数学名称。

导入torch,shape,reshape

​​​​
import torch
x = torch.arange(12)

可以通过张量的shape属性来访问张量(沿每个轴的长度)的形状 。

x.shape

要想改变一个张量的形状而不改变元素数量和元素值,可以调用reshape函数。 例如,可以把张量x从形状为(12,)的行向量转换为形状为(3,4)的矩阵。 这个新的张量包含与转换前相同的值,但是它被看成一个3行4列的矩阵。 要重点说明一下,虽然张量的形状发生了改变,但其元素值并没有变。 注意,通过改变张量的形状,张量的大小不会改变。

X = x.reshape(3, 4)

我们不需要通过手动指定每个维度来改变形状。 也就是说,如果我们的目标形状是(高度,宽度), 那么在知道宽度后,高度会被自动计算得出,不必我们自己做除法。 在上面的例子中,为了获得一个3行的矩阵,我们手动指定了它有3行和4列。 幸运的是,我们可以通过-1来调用此自动计算出维度的功能。 即我们可以用x.reshape(-1,4)x.reshape(3,-1)来取代x.reshape(3,4)

我们还可以通过提供包含数值的Python列表(或嵌套列表),来为所需张量中的每个元素赋予确定值。 在这里,最外层的列表对应于轴0,内层的列表对应于轴1。

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

标准算术运算符

对于任意具有相同形状的张量, 常见的标准算术运算符(+-*/**)都可以被升级为按元素运算。 我们可以在同一形状的任意两个张量上调用按元素操作。

x = torch.tensor([1.0, 2, 4, 8])
y = torch.tensor([2, 2, 2, 2])
x + y, x - y, x * y, x / y, x ** y  # **运算符是求幂运算

张量连结(concatenate)

我们也可以把多个张量连结(concatenate)在一起, 把它们端对端地叠起来形成一个更大的张量。 我们只需要提供张量列表,并给出沿哪个轴连结。 下面的例子分别演示了当我们沿行(轴-0,形状的第一个元素) 和按列(轴-1,形状的第二个元素)连结两个矩阵时,会发生什么情况。 我们可以看到,第一个输出张量的轴-0长度(6)是两个输入张量轴-0长度的总和(3+3); 第二个输出张量的轴-1长度(8)是两个输入张量轴-1长度的总和(4+4)。

X = torch.arange(12, dtype=torch.float32).reshape((3,4))
Y = torch.tensor([[2.0, 1, 4, 3], [1, 2, 3, 4], [4, 3, 2, 1]])
torch.cat((X, Y), dim=0), torch.cat((X, Y), dim=1)

索引

就像在任何其他Python数组中一样,张量中的元素可以通过索引访问。 与任何Python数组一样:第一个元素的索引是0,最后一个元素索引是-1; 可以指定范围以包含第一个元素和最后一个之前的元素。

如下所示,我们可以用[-1]选择最后一个元素,可以用[1:3]选择第二个和第三个元素:

X[-1], X[1:3]

原文链接:

2.1. 数据操作 — 动手学深度学习 2.0.0 documentation (d2l.ai)icon-default.png?t=N7T8https://zh-v2.d2l.ai/chapter_preliminaries/ndarray.html

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