![PyTorch计算机视觉实战:目标检测、图像处理与深度学习](https://wfqqreader-1252317822.image.myqcloud.com/cover/947/50417947/b_50417947.jpg)
2.2.2 张量运算
与NumPy类似,你可以在张量对象上执行各种基本运算。与神经网络运算类似的是输入数据与权重之间的矩阵乘法,添加偏置项,并在需要的时候重塑输入数据或权重值。下面给出这些运算和其他运算的实现代码。
下列代码可以从本书的GitHub存储库(https://tinyurl.com/mcvp-packt)Chapter02文件夹中的Operations_on_tensors.ipynb获得。
❍ 可以使用下列代码将x中所有元素乘以10:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/51_07.jpg?sign=1738898947-eUJEFdhVqzn3bVbnQXJ3DS54260iefpv-0-1c767d7bc78486a3c7468baa137e1e1c)
❍ 可以使用下列代码将10加到x中的元素,并将得到的张量存储到y中:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/51_08.jpg?sign=1738898947-GOp7pPER3kh4RNUvmJhy0yqm3Ieo83eM-0-20a0c9cb0065569e3cda28d33c9788d1)
❍ 可以使用下列代码重塑一个张量:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/52_01.jpg?sign=1738898947-D9cTYODrF7OMbqRVMVR4YCQyED2plxp8-0-e5f0834e406ab4242c2e1980568bad0b)
❍ 重塑张量的另一种方法是使用squeeze方法,提供我们想要移除的指标轴。注意,这只适用于要删除的轴在该维度中只有一个项的场合:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/52_02.jpg?sign=1738898947-3EtzYFwZ2BkfyrkoaFyW9E6sKdLQpg5A-0-c8fb8476eadb3c03da1ccf0fbd4b0223)
❍ 与squeeze相反的是unsqueeze,这意味着给矩阵增加一个维度,可以使用下列代码实现:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/52_03.jpg?sign=1738898947-RhWS2Uq6hFhySt2Q301kTFpnjcNxh2NI-0-666ce3002c203bd10a9a5dd9c46746d1)
使用None进行索引是一种很别致的unsqueeze方式,本书经常使用这种方式创建虚拟的通道/批维度。
❍ 可以使用下列代码实现两个不同张量的矩阵乘法:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/52_05.jpg?sign=1738898947-myXi5u3Ug3BriLRDOAYI3BY3foFQZRPW-0-e303733b6f1352ec4a47a00c9aade6f9)
❍ 或者,也可以使用@运算符实现矩阵乘法:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/53_01.jpg?sign=1738898947-nSQhBHTUjfCB4dCUfSU3oYwaKLfmgym3-0-0bde41746dc6cab05a37f2744f708ffb)
❍ 类似于NumPy中的concatenate,可以使用cat方法实现张量的连接:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/53_02.jpg?sign=1738898947-MVPxu79nKq1KUakoNT36cqQ7Oy4fEhcc-0-4ac481c338cd3bfa62b3644e91380358)
❍ 可以使用下列代码提取张量中的最大值:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/53_03.jpg?sign=1738898947-ezbimgvVMF9ELviH4Nxfaa8kUS3oqWXs-0-290af0952393ad93caeb723f69aee107)
❍ 可以从存在最大值的行索引中提取最大值:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/53_04.jpg?sign=1738898947-pxOmviqeHbw6sJ0GnV8COHNFxZpXiAnL-0-2ca21c8924ab0ed25652933d80cfe045)
注意,在前面的输出中,获取的是第0号维度上的最大值,即张量在行上的最大值。因此,所有行上的最大值都是第4个索引中出现的值,所以indices的输出也都是4。此外,.max返回最大值和最大值的位置(argmax)。
类似地,跨列取最大值时的输出如下所示:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/53_05.jpg?sign=1738898947-8UzH3xDmUjxaWQiNgX60CGrxrrupgkDD-0-0c2c7f8cab36880c224c826c388e1983)
min运算与max运算完全相同,但在适合的情况下返回最小值和最小值的位置(arg-minimum)。
❍ 置换一个张量对象的维数:
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/53_06.jpg?sign=1738898947-6lEuDcoDtRorvqT0qP5N1GALb9XwPwRN-0-e137d09cd591799c865c1094cc6f1b0c)
![](https://epubservercos.yuewen.com/37D997/29686491107405206/epubprivate/OEBPS/Images/54_01.jpg?sign=1738898947-3MGMi1TR8p5vjj6N0GonbfizHCfsrBVY-0-4130c54834302d34227c263ef9efce79)
注意当对原始张量进行排列时,张量的形状就会发生改变。
永远不要通过重塑(即使用tensor.view)一个张量来交换维数。虽然Torch不会抛出一条错误信息,但这是错误的,并将在训练期间产生不可预见的结果。如果需要交换维数,请始终使用permute。
因为本书很难涵盖所有可用的运算,所以重要的是要知道,你可以使用几乎与NumPy相同的语法在PyTorch中执行几乎所有的NumPy运算。标准的数学运算,如abs、add、argsort、ceil、floo、sin、cos、tan、sum、cumprod、diag、eig、exp、log、log2、log10、mean、median、mode、resize、round、sigmoid、softmax、square、sqrt、svd和transpose等,均可以直接在任何有轴或没有轴的张量上被调用。你总是可以运行dir(torch.Tensor)来查看所有可能的Torch张量方法,并通过help(torch.tensor.<method>)来查看关于该方法的官方帮助和相关文档。
接下来,我们将学习如何利用张量在数据上执行梯度计算,这是神经网络执行反向传播的一个关键点。