PyTorch中Tensor和tensor的区别是什么

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Tensor和tensor的区别

本文列举的框架源码基于PyTorch2.0，交互语句在0.4.1上测试通过

import torch

在PyTorch中，Tensor和tensor都能用于生成新的张量：

>>> a=torch.Tensor([1,2])
>>> a
tensor([1., 2.])
>>> a=torch.tensor([1,2])
>>> a
tensor([1, 2])

但是这二者的用法有什么区别呢？我没有找到合适的中文资料，英文的资料如 https://discuss.pytorch.org/t/what-is-the-difference-between-tensor-and-tensor-is-tensor-going-to-be-deprecated-in-the-future/17134/8 也已经过时了，那就自己动手丰衣足食吧。

首先，我们需要明确一下，torch.Tensor()是python类，更明确地说，是默认张量类型torch.FloatTensor()的别名，torch.Tensor([1,2])会调用Tensor类的构造函数__init__，生成单精度浮点类型的张量。

>>> a=torch.Tensor([1,2])
>>> a.type()
'torch.FloatTensor'

而torch.tensor()仅仅是python函数：https://pytorch.org/docs/stable/torch.html#torch.tensor ，函数原型是：

torch.tensor(data, dtype=None, device=None, requires_grad=False)

其中data可以是：list, tuple, NumPy ndarray, scalar和其他类型。

torch.tensor会从data中的数据部分做拷贝（而不是直接引用），根据原始数据类型生成相应的torch.LongTensor、torch.FloatTensor和torch.DoubleTensor。

>>> a=torch.tensor([1,2])
>>> a.type()
'torch.LongTensor'

>>> a=torch.tensor([1.,2.])
>>> a.type()
'torch.FloatTensor'

>>> a=np.zeros(2,dtype=np.float64)
>>> a=torch.tensor(a)
>>> a.type()
'torch.DoubleTensor'

这里再说一下torch.empty()，根据 https://pytorch.org/docs/stable/torch.html?highlight=empty#torch.empty ，我们可以生成指定类型、指定设备以及其他参数的张量，由于torch.Tensor()只能指定数据类型为torch.float，所以torch.Tensor()可以看做torch.empty()的一个特殊情况。

最后放一个小彩蛋

>>> a=torch.tensor(1)
>>> a
tensor(1)
>>> a.type()
'torch.LongTensor'
>>> a=torch.Tensor(1)
>>> a
tensor([0.])
>>> a.type()
'torch.FloatTensor'

pytorch Tensor变形函数

view(), resize(), reshape() 在不改变原tensor数据的情况下修改tensor的形状，前后要求元素总数一致，且前后tensor共享内存

如果想要直接改变Tensor的尺寸，可以使用resize_()的原地操作函数。

在resize_()函数中，如果超过了原Tensor的大小则重新分配内存，多出部分置0，如果小于原Tensor大小则剩余的部分仍然会隐藏保留。

transpose()函数可以将指定的两个维度的元素进行转置，而permute()函数则可以按照给定的维度进行维度变换。

在实际的应用中，经常需要增加或减少Tensor的维度，尤其是维度为1的情况，这时候可以使用squeeze()与unsqueeze()函数，前者用于去除size为1的维度，而后者则是将指定的维度的size变为1。

有时需要采用复制元素的形式来扩展Tensor的维度，这时expand就派上用场了。

expand()函数将size为1的维度复制扩展为指定大小，也可以使用expand_as()函数指定为示例Tensor的维度。

注意：在进行Tensor操作时，有些操作如transpose()、permute()等可能会把Tensor在内存中变得不连续，而有些操作如view()等是需要Tensor内存连续的，这种情况下需要使用contiguous()操作先将内存变为连续的。在PyTorch v0.4版本中增加了reshape()操作，可以看做是Tensor.contiguous().view()

Tensor的排序与取极值

排序函数sort()，选择沿着指定维度进行排序，返回排序后的Tensor及对应的索引位置。max()与min()函数则是沿着指定维度选择最大与最小元素，返回该元素及对应的索引位置。

Tensor与NumPy转换

Tensor与NumPy可以高效地进行转换，并且转换前后的变量共享内存。在进行PyTorch不支持的操作时，甚至可以曲线救国，将Tensor转换为NumPy类型，操作后再转为Tensor。

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