pytorch中tensor张量数据基础入门

pytorch张量数据类型入门
1、对于pytorch的深度学习框架，其基本的数据类型属于张量数据类型，即Tensor数据类型，对于python里面的int,float,int array,flaot array对应于pytorch里面即在前面加一个Tensor即可——intTensor ,Float tensor,IntTensor of size [d1,d2...], FloatTensor of size[d1,d2,...]
2、对于pytorch，并不能表示string类型的数据类型，一般情况下，可以将其数据分类的string结果进行编码表示，将其编码为一个向量的数据类型[d1,d2...dn],这个方法将其称为One-hot的编码表示方法。其中，n为数据分类结果的类别数目，即表示向量的总长度。例如：对于数据进行分类的时候，其实现的功能是区分猫和狗，一共含有两个数据分类结果，因此可以将其结果的类别进行编码表示为[0,1]猫和[1,0]狗
3、对于pytorch里面的数据进行数据类型判断和输出时，一般有三种方法：
(1)print(a.type):输出数据a的详细数据类型；
(2)print(type(a)):输出数据a的基本数据类型，没有(1)中那么详尽；
(3)print(isinstance(a,torch.FloatTensor)):用来输出数据a是否为torch.Tensor数据类型，即返回值为True或者False.
4、对于pytorch的张量Tensor数据类型，在不同的平台上是不一样的，如果在CPU上即为正常的张量Tensor数据类型，如果在GPU上面，则需要将其数据类型转换：
data=data.cuda()，此时data的数据类型从torch.FlaotTensor转换为了torch.cuda.FloatTensor，它可以在cuda上面进行算法的加速实现。
5、对于pytorch里面的标量数据a，进行相关的数据定义时,一般将其定义为torch.tensor(a),则输出时返回为tensor(a)
6、对于标量的数据类型，其数据shape输出一般为a.shape=tensor.size([]),对于其长度输出len(a.shape)=0,另外，对于a.size也是等于tensor.size([])的。
7、对于pytorch里面的任何一个张量数据torch.tensor([d1,d2,d3,d4])DIM和size以及shape三种数据属性的含义解析与区分如下：
DIM是指张量数据的长度(即数据的层数)=len(a.shape)，size和shape都是指张量数据的形状;
另外，a.numel()是指数据的大小为d1*d2*d3*d4
(1)DIM=2:
a=torch.tensor([4,784])
其中4是指数据图片的数目，而784是指每一张图片的特征维度
举例：对于a=torch.tensor([1,2,3])
适用于普通的机器学习数据
(2)DIM=3:
1)a.size/shape=tensor.size([1,2,3])
2)a.size(0)=1
3)a.shape[2]=3
4)a[0].shape=[2,3]
适用于RNN神经网络的数据类型[length,num,feature]
例如，对于RNN神经网络进行语音识别与处理时[10,20,100]表示:每个单词包含100个特征，一句话一共有10个单词，而每次输20句话
(3)DIM=4:
一般适用于CNN卷积神经网络[b,c,h,w]:图像处理中图片的信息
torch.tensor([2,3,28,28]):
1)2是指每次输入的图片的个数
2)3是指每张图片的基本特征通道类型
3)28,28是指每张图片的像素特征：长和宽
8、创建Tensor数据的方法主要有以下几种：
(1)Import from numpy：
a=np.array([1.1,2.1)
b=torch.from_numpy(a)
a=np.ones([2,3]) #定义矩阵的方式
b=torch.from_numpy(a)
注：从numpy中导入的数据float类型其实是double类型的。
(2)Import from List:
a=torch.tensor([[1.1,2.1],[1.5,1.2]]),这里的小写tensor中的list数据就是指data本身数据
b=torch.FloatTensor/Tensor(d1,d2,d3),这里的大写Tensor中为数据的shape，即数据的维度组成
9、生成未初始化的数据uninitialized：
(1)torch.empty()
(2)torch.FloatTensor(d1,d2,d3)
(3)torch.IntTensor(d1,d2,d3)
10、tensor数据的随机初始化的方式—rand/rand_like(0-1),randint(整数数据类型),randn(正态分布数据)：
(1)torch.rand()：产生0-1之间的数据
(2)torch.rand_like(a):a为一个tensor数据类型，产生一个和a数据shape相同的随机tensor数据类型
(3)torch.randint(min,max,[d1,d2,d3]):产生一个shape类型为[d1,d2,d3]的tensor数据，数据最小和最大分别为min和max
(4)torch.randn:产生一个正态分布的数据类型N(0,1)，对于自定义的正态分布的数据N(mean,std),一般需要用到torch.normal()函数，一般需要两步步骤进行，其具体的用法如下举例所示：
a=torch.normal(mean=torch.full([10],0)),std=torch.arange(1,0,-0.1))
b=a.reshape(2,5)
11、生成一个全部填充相同的数据：torch.full([d1,d2,de3],a)其中填充数据为a
12、递增或者递减函数API：arange/range
torch.arange(min,max,distance):左闭右开区间，不包含最大值
torch。range(min,max,distance)：全闭区间，包含最大值，不推荐使用
13、linspace/logspace:线性空间
(1)torch.linspace(min,max,steps=data number)：返回的是等间距的数据，其中左右数据均包括，数据个数为steps，数据间隔为(max-min)/(steps-1)
(2)torch.logspace(min,max,steps=data number):返回的是10的各个线性空间次方的数值
14、torch中一些零、一和单位张量数据生成API：
torch.zeros(3,4) #零张量数据
torch.ones(3,4) #1张量数据
torch.eye(4,5) #单位张量数据
15、randperm:主要是产生随机的索引值：
torch.randperm(10):在[0,10)，即0-9产生随机的10个索引

综上所示，对于tensor张量数据类型的基础训练python代码如下所示：

import torch
a=torch.randn([1,2,3,4])
print(a)
print(a.dim()) #输出张量数据的层数，即长度
print(a.dim()==len(a.shape))
print(a.numel()) #输出张量数据的总个数，即数据大小，占内存的个数
print(a.shape) #输出数据的形状
print(a.size())
print(a.size(3)) #输出size和shape的其中元素
print(a.shape[3])
x=torch.empty(2,2,3)
print(x)
print(torch.IntTensor(2,3))
print(torch.FloatTensor(1,2,3))
print(torch.Tensor(1,2,10)) #未初始化tensor数据，占据一定的内存区间
print(x.type()) #输出tensor数据类型
#torch.set_default_tensor_type(torch.DoubleTensor) #设置tensor的数据类型为doubletensor
x=torch.empty(2,2,3)
print(x)
print(x.type()) #重新输出tensor数据类型
#随机初始化的方式
a=torch.rand(3,3) #产生0-1的shape为[3,3]的tensor数据
print(a)
b=torch.rand_like(a) #产生一个和a的tensor数据类型相同的tensor数据，其数据大小也在0-1之间，如果变大可以利用一定的数据处理
print(b)
c=torch.randint(0,10,[3,5])
print(c)

a=torch.randn(2,5) #产生一个标准正态分布的数据
print(a)
a=torch.normal(mean=torch.full([10],0),std=torch.arange(1,0,-0.1)) #产生一般自定义的正态分布数据大小
b=a.reshape(2,5)
print(a)
print(b)
#torch.full
a=torch.full([2,3],3)
print(a)
b=torch.full([],1) #生成一个标量
print(b)
c=torch.full([1],1) #生成一个dim=1的tensor张量数据
print(c)
print(a.type(),b.type(),c.type())
a=torch.arange(0,10,2) #半开区间，左闭右开,不包含右边的最大值
print(a)
b=torch.range(0,10) #包含右端数据10,全闭区间
print(b)

#linspace/logspace
#(1)torch.linspace(min,max,steps=data number)：返回的是等间距的数据，其中左右数据均包括，数据个数为steps，数据间隔为(max-min)/(steps-1)
#(2)torch.logspace(min,max,steps=data number):返回的是10的各个线性空间次方的数值
a=torch.linspace(0,10,steps=10)
print(a)
b=torch.linspace(0,10,steps=11)
print(b)
c=torch.logspace(0,10,steps=11)
print(c)
d=torch.logspace(-1,0,steps=10)
print(d)
#Ones/zeros/eyes
print(torch.zeros(3,4)) #零张量数据
print(torch.ones(3,4)) #1张量数据
print(torch.eye(4,5)) #单位张量数据
#randperm产生随机的索引值
a=torch.rand(2,3)
b=torch.rand(2,2)
print(a,b)
idx=torch.randperm(2)
print(idx)
a=a[idx]
b=b[idx]
print(a,b)

最终实现结果如下所示：