常用torch.nn

一、torch.nn和torch.nn.functional

Pytorch中torch.nn和torch.nn.functional的区别及实例详解
Pytorch中，nn与nn.functional有哪些区别？
相同之处：
两者都继承于nn.Module
nn.x与nn.functional.x的实际功能相同，比如nn.Conv3d和nn.functional.conv3d都是进行3d卷积
运行效率几乎相同
不同之处：
nn.x是nn.functional.x的类封装，nn.functional.x是具体的函数接口
nn.x除了具有nn.functional.x功能之外，还具有nn.Module相关的属性和方法，比如：train(),eval()等
nn.functional.x直接传入参数调用，nn.x需要先实例化再传参调用
nn.x能很好的与nn.Sequential结合使用，而nn.functional.x无法与nn.Sequential结合使用
nn.x不需要自定义和管理weight,而nn.functional.x需自定义weight,作为传入的参数

二、nn.Linear

torch.nn.functional 中的 Linear 函数
torch.nn.functional.linear 是 PyTorch 框架中的一个功能模块，主要用于实现线性变换。这个函数对于构建神经网络中的全连接层（或称为线性层）至关重要。它能够将输入数据通过一个线性公式（y = xA^T + b）转换为输出数据，其中 A 是权重，b 是偏置项。

用途
神经网络构建：在构建神经网络时，linear 函数用于添加线性层。
特征变换：在数据预处理和特征工程中，使用它进行线性特征变换。

基本用法如下：

output = torch.nn.functional.linear(input, weight, bias=None)
input：输入数据
weight：权重
bias：偏置（可选）
class torch.nn.Linear(in_features, out_features, bias=True)
参数：
in_features - 每个输入样本的大小
out_features - 每个输出样本的大小
bias - 若设置为False，这层不会学习偏置。默认值：True

对输入数据做线性变换：y=Ax+b
形状：
输入: (N,in_features)
输出： (N,out_features)
变量：
weight -形状为(out_features x in_features)的模块中可学习的权值
bias -形状为(out_features)的模块中可学习的偏置
例子：

>>> m = nn.Linear(20, 30)
>>> input = autograd.Variable(torch.randn(128, 20))
>>> output = m(input)
>>> print(output.size())

三、nn.Embedding

pytorch nn.Embedding详解
nn.Embedding作用
nn.Embedding是PyTorch中的一个常用模块，其主要作用是将输入的整数序列转换为密集向量表示。在自然语言处理（NLP）任务中，可以将每个单词表示成一个向量，从而方便进行下一步的计算和处理。
nn.Embedding词向量转化
nn.Embedding是将输入向量化，定义如下：

torch.nn.Embedding(num_embeddings, embedding_dim, padding_idx=None, max_norm=None, norm_type=2.0, scale_grad_by_freq=False, sparse=False, _weight=None, _freeze=False, device=None, dtype=None)
参数说明：
num_embeddings ：字典中词的个数
embedding_dim：embedding的维度
padding_idx（索引指定填充）：如果给定，则遇到padding_idx中的索引，则将其位置填0（0是默认值，事实上随便填充什么值都可以）。

在PyTorch中，nn.Embedding用来实现词与词向量的映射。nn.Embedding具有一个权重（.weight），形状是(num_words, embedding_dim)。例如一共有100个词，每个词用16维向量表征，对应的权重就是一个100×16的矩阵。
Embedding的输入形状N×W，N是batch size，W是序列的长度，输出的形状是N×W×embedding_dim。
Embedding输入必须是LongTensor，FloatTensor需通过tensor.long()方法转成LongTensor。
Embedding的权重是可以训练的，既可以采用随机初始化，也可以采用预训练好的词向量初始化。

四、nn.Identity

nn.Identity() 是 PyTorch 中的一个层（layer）。它实际上是一个恒等映射，不对输入进行任何变换或操作，只是简单地将输入返回作为输出。

五、Pytorch非线性激活函数

torch.nn.functional非线性激活函数

六、nn.Conv2d

torch.nn.functional.conv2d(input, weight, bias=None, stride=1, padding=0, dilation=1, groups=1)

对几个输入特征图组成的输入信号应用2D卷积。
参数：
input – 输入张量 (minibatch x in_channels x iH x iW)
weight – 过滤器张量 (out_channels, in_channels/groups, kH, kW)
bias – 可选偏置张量 (out_channels) -
stride – 卷积核的步长，可以是单个数字或一个元组 (sh x sw)。默认为1
padding – 输入上隐含零填充。可以是单个数字或元组。默认值：0
groups – 将输入分成组，in_channels应该被组数除尽

例子：

>>> # With square kernels and equal stride
>>> filters = autograd.Variable(torch.randn(8,4,3,3))
>>> inputs = autograd.Variable(torch.randn(1,4,5,5))
>>> F.conv2d(inputs, filters, padding=1)

七、nn.Sequential

一个序列容器，用于搭建神经网络的模块被按照被传入构造器的顺序添加到nn.Sequential()容器中。除此之外，一个包含神经网络模块的OrderedDict也可以被传入nn.Sequential()容器中。利用nn.Sequential()搭建好模型架构，模型前向传播时调用forward()方法，模型接收的输入首先被传入nn.Sequential()包含的第一个网络模块中。然后，第一个网络模块的输出传入第二个网络模块作为输入，按照顺序依次计算并传播，直到nn.Sequential()里的最后一个模块输出结果。
nn.Sequential()和torch.nn.ModuleList的区别在于：torch.nn.ModuleList只是一个储存网络模块的list，其中的网络模块之间没有连接关系和顺序关系。而nn.Sequential()内的网络模块之间是按照添加的顺序级联的。

八、nn.ModuleList

nn.ModuleList() 是 PyTorch 中的一个类，用于管理神经网络模型中的子模块列表。它允许我们将多个子模块组织在一起，并将它们作为整个模型的一部分进行管理和操作。

在神经网络模型的开发过程中，通常需要定义和使用多个子模块，例如不同的层、块或者其他组件。nn.ModuleList() 提供了一种方便的方式来管理这些子模块，并确保它们被正确地注册为模型的一部分。

九、torch.outer torch.cat

torch.outer： 实现张量的点积,张量都需要是一维向量

import torch
v1 = torch.arange(1., 5.)
print(v1)
v2 = torch.arange(1., 4.)
print(v2)
print(torch.outer(v1, v2))tensor([1., 2., 3., 4.])
tensor([1., 2., 3.])
tensor([[ 1.,  2.,  3.],[ 2.,  4.,  6.],[ 3.,  6.,  9.],[ 4.,  8., 12.]])