Pytorch expand和repeat
admin
2024-02-27 23:12:00
0次

       在torch中,如果要改变某一个tensor的维度,可以利用view、expand、repeat、transpose和permute等方法,这里对这些方法的一些容易混淆的地方做个总结。

​expand和repeat函数是pytorch中常用于进行张量数据复制和维度扩展的函数,但其工作机制差别很大,本文对这两个函数进行对比。

1 torch.expand()

  • 作用: expand()函数可以将张量广播到新的形状。
  • 注意: 只能对维度值为1的维度进行扩展,无需扩展的维度,维度值不变,对应位置可写上原始维度大小或直接写作-1;且扩展的Tensor不会分配新的内存,只是原来的基础上创建新的视图并返回,返回的张量内存是不连续的。类似于numpy中的broadcast_to函数的作用。如果希望张量内存连续,可以调用contiguous函数。

expand函数用于将张量中单数维的数据扩展到指定的size。

首先解释下什么叫单数维(singleton dimensions),张量在某个维度上的size为1,则称为单数维。比如zeros(2,3,4)不存在单数维,而zeros(2,1,4)在第二个维度(即维度1)上为单数维。expand函数仅仅能作用于这些单数维的维度上。
参数*sizes用于逐个指定各个维度扩展后的大小(也可以理解为拓展的次数),对于不需要或者无法(即非单数维)进行扩展的维度,对应位置可写上原始维度大小或直接写作-1。
expand函数可能导致原始张量的升维,其作用在张量前面的维度上(在tensor的低维增加更多维度),因此通过expand函数可将张量数据复制多份(可理解为沿着第一个batch的维度上)。
 

import torch
a = tensor([1, 0, 2])
b = a.expand(2, -1)   # 第一个维度为升维,第二个维度保持原阳
# b为   tensor([[1, 0, 2],  [1, 0, 2]])a = torch.tensor([[1], [0], [2]])
b = a.expand(-1, 2)   # 保持第一个维度,第二个维度只有一个元素,可扩展
# b为  tensor([[1, 1],
#              [0, 0],
#              [2, 2]])a = torch.Tensor([[1,2,3]])
'''
tensor([[1.,2.,3.]]
)
torch.Size([1, 3])
'''aa = a.expand(4, 3)  # 也可写为a.expand(4, -1)  对于某一个维度上的值为1的维度,# 可以在该维度上进行tensor的复制,若大于1则不行
'''
tensor([[1.,2.,3.],[1.,2.,3.],[1.,2.,3.],[1.,2.,3.]]
)
'''a = torch.Tensor([[1,2,3], [4, 5, 6]])
'''
tensor([[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]]
)
torch.Size([2, 3])
'''
a = a.expand(4,6) # 最高几个维度的参数必须和原始shape保持一致,否则报错
'''
RuntimeError: The expanded size of the tensor (6) must match 
the existing size (3) at non-singleton dimension 1.
'''aa = a.expand(1,2,3) # 可以在tensor的低维增加更多维度
'''
tensor([[[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]]]
)
'''
aaa = a.expand(2,2,3)  # 可以在tensor的低维增加更多维度,同时在新增加的低维度上进行tensor的复制
'''
tensor([[[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]],[[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]]]
)
'''aaa = a.expand(2,3,2) # 不可在更高维增加维度,否则报错
'''
RuntimeError: The expanded size of the tensor (2) must match the 
existing size (3) at non-singleton dimension 2.
'''aaaa = a.expand(2, -1, -1) # 最高几个维度的参数可以用-1,表示和原始维度一致
'''
tensor([[[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]],[[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]]]
)
'''# expand返回的张量与原版张量具有相同内存地址
print(aaaa.storage()) # 存储区的数据,说明expand后的a,aa,aaa,aaaa是共享storage的,
# 只是tensor的头信息区设置了不同的数据展示格式,从而使得a,aa,aaa,aaaa呈现不同的tensor形式
'''
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
'''

1.1 expand_as

 可视为expand的另一种表达,其size通过函数传递的目标张量的size来定义。

import torch
a = torch.tensor([1, 0, 2])
b = torch.zeros(2, 3)
c = a.expand_as(b)  # a照着b的维度大小进行拓展
# c为 tensor([[1, 0, 2],
#        [1, 0, 2]])

2 tensor.repeat()

  • 作用:和expand()作用类似,均是将tensor广播到新的形状。
  • 注意:不允许使用维度-1,1即为不变。

前文提及expand仅能作用于单数维,那对于非单数维的拓展,那就需要借助于repeat函数了。

tensor.repeat(*sizes)

参数*sizes指定了原始张量在各维度上复制的次数。整个原始张量作为一个整体进行复制,这与Numpy中的repeat函数截然不同,而更接近于tile函数的效果。

与expand不同,repeat函数会真正的复制数据并存放于内存中。repeat开辟了新的内存空间,torch.repeat返回的张量在内存中是连续的

import torch
a = torch.tensor([1, 0, 2])
b = a.repeat(3,2)  # 在轴0上复制3份,在轴1上复制2份
# b为 tensor([[1, 0, 2, 1, 0, 2],
#        [1, 0, 2, 1, 0, 2],
#        [1, 0, 2, 1, 0, 2]])import torch
a = torch.Tensor([[1,2,3]])
'''
tensor([[1.,2.,3.]]
)
'''aa = a.repeat(4, 3) # 维度不变,在各个维度上进行数据复制
'''
tensor([[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.]]
)
'''a = torch.Tensor([[1,2,3], [4, 5, 6]])
'''
tensor([[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]]
)
'''
aa = a.repeat(4,6) # 维度不变,在各个维度上进行数据复制
'''
tensor([[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.],[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.],[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.],[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.]]
)
'''aaa = a.repeat(1,2,3) # 可以在tensor的低维增加更多维度,并在各维度上复制数据
'''
tensor([[[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.],[1.,2.,3.,1.,2.,3.,1.,2.,3.],[4.,5.,6.,4.,5.,6.,4.,5.,6.]]]
)
'''
aaaa = a.repeat(2,3,1) # 可以在tensor的高维增加更多维度,并在各维度上复制数据
'''
tensor([[[1.,2.,3.],[4.,5.,6.],[1.,2.,3.],[4.,5.,6.],[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]],[[1.,2.,3.],[4.,5.,6.],[1.,2.,3.],[4.,5.,6.],[1.,2.,3.],[4.,5.,6.]]]
)
'''aaaaa = a.repeat(2, 3, -1) 
'''
RuntimeError: Trying to create tensor with negative dimension -3: [2,6,-3]
'''print(aaaa.storage()) # 存储区的数据,说明repeat后的a,aa,aaa,aaaa是有各自独立的storage的
'''
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
'''

2.1 repeat_intertile

Pytorch中,与Numpy的repeat函数相类似的函数为torch.repeat_interleave:

torch.repeat_interleave(input, repeats, dim=None)

参数input为原始张量,repeats为指定轴上的复制次数,而dim为复制的操作轴,若取值为None则默认将所有元素进行复制,并会返回一个flatten之后一维张量。与repeat将整个原始张量作为整体不同,repeat_interleave操作是逐元素的。

a = torch.tensor([[1], [0], [2]])
b = torch.repeat_interleave(a, repeats=3)   # 结果flatten
# b为tensor([1, 1, 1, 0, 0, 0, 2, 2, 2])c = torch.repeat_interleave(a, repeats=3, dim=1)  # 沿着axis=1逐元素复制
# c为tensor([[1, 1, 1],
#        [0, 0, 0],
#        [2, 2, 2]])

总结
相同:
(1)都可以扩展维度,或在某个维度上进行tensor的复制

区别:
(1)参数意义不同,repeat的参数表示沿某维度的数据复制倍数,可为大于0的任何整数值;expand的参数表示tensor对应的维度上的值,且只有增加新的低维度时表示沿该低维度的数据复制倍数,其他参数必须和原始tensor保持一致
(2)返回的结果的存储区不同,repeat返回的tensor会重新拥有一个独立存储区,而expand返回的tensor则与原始tensor共享存储区

相关内容

热门资讯

蜻蜓订购APP贵金属订购非法期...   蜻蜓订购APP以"投资平台"名义对外宣传,主打贵金属期货(订购)交易。该平台一方面强调自身"正规...
悟空订购APP非法期货交易欺骗...   近期,有投资者反映,“悟空订购APP”等平台以白银、贵金属订购为名,宣传所谓“高收益”“低门槛”...
小赢淘金APP期货投资骗局,平...   “小赢淘金”之流,最擅长的就是用“注册送现金”、“充值返券”的糖衣炮弹来引流。别天真地以为那是福...
八方淘金APP非法期货交易欺骗...   警惕!八方生财、每日淘金、小赢淘金、悟空订购、蜻蜓订购、斗金订购等APP均涉嫌非法期货交易!  ...
智易购APP贵金属订购交易骗局...   很多人看到“3元起投”“充值送福利”“操作简单”“随时提现”这类宣传,很容易把智易购APP当成普...
喜玛银庄APP商品订购投资骗局...   喜玛银庄APP白银、铂金“现货订购”骗局警示:无资质平台涉嫌非法期货交易,投资者爆仓后如何维权?...
吉鑫乐享APP炒贵金属订购交易...   近期,多名投资者反映在“吉鑫乐享APP”进行贵金属投资时遭遇严重亏损,甚至血本无归。看似正规的“...
易掘金APP虚假期货投资骗局,...   “易掘金”的APP它打着“高收益、灵活投资”的旗号,宣称通过“商品订购”就能轻松赚钱,吸引了不少...
在大吉订购APP订购交易亏损被...   近期,不少投资者反映在“大吉订购App”上投资白银、铂金等商品遭遇严重亏损。该平台宣称提供现货订...
铂银壹号APP商品订购交易亏损...   许多中小投资者误以为网上的“商品现货订购”是合规合法的理财渠道,殊不知这背后隐藏着巨大的合规风险...
兴鑫淘金APP贵金属订购交易亏...   白银、贵金属或其他商品类投资,除国家批准的正规期货交易场所及持牌期货公司外,市面上大量第三方交易...
铂银掘金APP无资质的违规平台...   铂银掘金等平台的投资者,往往是被“注册送现金”“充值返现券”“首单免亏”等广告话术吸引,进而下载...
八方淘金APP订购交易不合规,...   “八方淘金APP”“铂银掘金APP”“铂银壹号APP”等软件被指以“现货订购”为名,实际采用高杠...
在指尖订购APP订购商品亏损被...   指尖订购APP这类平台,表面是“订购交易”,实则是披着电商外衣的非法期货陷阱。绝大多数投资者被蒙...
在犀贝易购APP做商品订购交易...   市面上打着“现货投资”“贵金属交易”旗号的APP并不少,但真正合规、受监管的平台并不多。犀贝易购...
易达淘金APP虚假商品订购交易...   易达淘金APP存在严重的虚假宣传与违规交易行为。该平台打着“商品订购”的旗号,实则通过不合规的交...
大浪淘金APP白银订购亏损被骗...   大浪淘金APP最隐蔽的套路,在于其完全封闭的内盘交易系统。表面上,它宣称与国际贵金属市场接轨;实...
一品好购APP上订购白银出现亏...   一品好购APP原名“一品订购”,运营方为上海宝智未来信息技术有限公司。近期不少投资者反映在该平台...
九州订购APP贵金属订购投资骗...   九州订购APP正通过抖.音、快手、今日头条等平台大量投放投资广告,用“5元起投”“充值返现”“0...
坚锅淘金APP交易软件并不正规...   当前,市面上大量所谓的“现货商城订购”交易软件,早已偏离了正常的实物商品买卖,演变为高杠杆、高手...