PyTorch张量操作详解
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前言
PyTorch 建立在张量之上，PyTorch 张量是一个 n 维数组，类似于 NumPy 数组。如果对?NumPy?较为熟悉，我们会在使用张量时看到语法上的相似之处：
Numpy数组 | PyTorch张量 | 描述 |
|---|---|---|
numpy.ones() | torch.ones() | 创建一个全 1 数组 |
numpy.zeros() | torch.zeros() | 创建一个全 0 数组 |
numpy.random.rand() | torch.rand() | 创建一个随机数组 |
numpy.array() | torch.tensor() | 使用给定值创建数组 |
x.shape | x.shape | 获取数组形状 |
在本节中，我们将学习如何定义和更改张量，将张量转换为数组，以及在计算设备之间移动张量。
定义张量数据类型
默认张量数据类型是 torch.float32，这是张量运算最常用的数据类型。
1. 定义一个具有默认数据类型的张量：
x = torch.ones(2, 2)
print(x)
print(x.dtype)
2. 定义张量时指定数据类型：
x = torch.ones(2, 2, dtype=torch.int8)
print(x)
print(x.dtype)
更改张量的数据类型
我们可以使用 type()?方法更改张量的数据类型：
1.?使用 torch.uint8 类型定义一个张量：
x=torch.ones(1,dtype=torch.uint8)
print(x.dtype)
2. 更改张量数据类型：
x=x.type(torch.float)
print(x.dtype)
将张量转换为 NumPy 数组
我们可以非常方便地将 PyTorch 张量转换为 NumPy 数组。
1. 定义一个张量：
x=torch.rand(2,2)
print(x)
print(x.dtype)
2. 将张量转换为 NumPy 数组：
y=x.numpy()
print(y)
print(y.dtype)
将 NumPy 数组转换为张量
我们还可以将 NumPy 数组转换为 PyTorch 张量。
1. 定义一个 NumPy 数组：
import numpy as np
x=np.zeros((2,2),dtype=np.float32)
print(x)
print(x.dtype)
2. 将 NumPy 数组转换为 PyTorch 张量：
y=torch.from_numpy(x)
print(y)
print(y.dtype)
在设备之间移动张量
默认情况下，PyTorch 张量存储在 CPU 上，PyTorch 张量可以在使用?GPU 来加速计算。这是张量与 NumPy 数组相比的主要优势。为了利用这一优势，我们需要将张量移动到 CUDA 设备上，我们可以使用 to() 方法将张量移动到其它可用设备上。
1. 在 CPU 上定义一个张量：
x=torch.tensor([1.5, 2])
print(x)
print(x.device)
2. 定义一个 CUDA 设备：
if torch.cuda.is_available():
device = torch.device("cuda:0")
3. 将张量移动到 CUDA 设备上：
x = x.to(device)
print(x)
print(x.device)
4. 同样，我们可以将张量移动到 CPU：
device = torch.device("cpu")
x = x.to(device)
print(x)
print(x.device)
5. 我们也可以直接在可用设备上创建张量：
device = torch.device("cuda:0")
x = torch.ones(2,2, device=device)
print(x)
小结
在本节中，我们首先定义了一个张量，获得了张量类型，并改变了它的类型。然后，我们将 PyTorch 张量转换为 NumPy 数组，然后进行相反的转换操作。同时，我们还介绍了如何使用 type()?方法更改张量数据类型。然后，我们学习了如何使用 numpy()?方法将 PyTorch 张量转换为 NumPy 数组。
之后，我们使用 from_numpy(x) 方法将 NumPy 数组转换为 PyTorch 张量。然后，我们向学习了如何使用 to()?方法将张量在 CPU 和 CUDA 设备之间移动；如果创建张量时不指定设备，则张量将默认创建在 CPU 设备上。
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