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pytorch 中的重要模塊化接口nn.Module的使用

更新時(shí)間：2020年04月02日 14:31:14 作者：今夜無風(fēng)

這篇文章主要介紹了pytorch 中的重要模塊化接口nn.Module的使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

torch.nn 是專門為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的模塊化接口，nn構(gòu)建于autgrad之上，可以用來定義和運(yùn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
nn.Module 是nn中重要的類，包含網(wǎng)絡(luò)各層的定義，以及forward方法

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初始化部分：

def __init__(self):
  self._backend = thnn_backend
  self._parameters = OrderedDict()
  self._buffers = OrderedDict()
  self._backward_hooks = OrderedDict()
  self._forward_hooks = OrderedDict()
  self._forward_pre_hooks = OrderedDict()
  self._state_dict_hooks = OrderedDict()
  self._load_state_dict_pre_hooks = OrderedDict()
  self._modules = OrderedDict()
  self.training = True

屬性解釋：

_parameters：字典，保存用戶直接設(shè)置的 Parameter
_modules：子 module，即子類構(gòu)造函數(shù)中的內(nèi)容
_buffers：緩存
_backward_hooks與_forward_hooks：鉤子技術(shù)，用來提取中間變量
training：判斷值來決定前向傳播策略

方法定義：

def forward(self, *input):
 raise NotImplementedError

沒有實(shí)際內(nèi)容，用于被子類的 forward() 方法覆蓋

且 forward 方法在 __call__ 方法中被調(diào)用：

def __call__(self, *input, **kwargs):
 for hook in self._forward_pre_hooks.values():
    hook(self, input)
  if torch._C._get_tracing_state():
    result = self._slow_forward(*input, **kwargs)
  else:
    result = self.forward(*input, **kwargs)
  ...
  ...

對(duì)于自己定義的網(wǎng)絡(luò)，需要注意以下幾點(diǎn)：

1）需要繼承nn.Module類，并實(shí)現(xiàn)forward方法，只要在nn.Module的子類中定義forward方法，backward函數(shù)就會(huì)被自動(dòng)實(shí)現(xiàn)（利用autograd機(jī)制）
2）一般把網(wǎng)絡(luò)中可學(xué)習(xí)參數(shù)的層放在構(gòu)造函數(shù)中__init__()，沒有可學(xué)習(xí)參數(shù)的層如Relu層可以放在構(gòu)造函數(shù)中，也可以不放在構(gòu)造函數(shù)中（在forward函數(shù)中使用nn.Functional）
3）在forward中可以使用任何Variable支持的函數(shù)，在整個(gè)pytorch構(gòu)建的圖中，是Variable在流動(dòng)，也可以使用for，print，log等
4）基于nn.Module構(gòu)建的模型中，只支持mini-batch的Variable的輸入方式，如，N*C*H*W

代碼示例：

class LeNet(nn.Module):
  def __init__(self):
    # nn.Module的子類函數(shù)必須在構(gòu)造函數(shù)中執(zhí)行父類的構(gòu)造函數(shù)
    super(LeNet, self).__init__() # 等價(jià)與nn.Module.__init__()

    # nn.Conv2d返回的是一個(gè)Conv2d class的一個(gè)對(duì)象，該類中包含forward函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
    # 當(dāng)調(diào)用self.conv1(input)的時(shí)候，就會(huì)調(diào)用該類的forward函數(shù)
    self.conv1 = nn.Conv2d(1, 6, (5, 5)) # output (N, C_{out}, H_{out}, W_{out})`
    self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, (5, 5))
    self.fc1 = nn.Linear(256, 120)
    self.fc2 = nn.Linear(120, 84)
    self.fc3 = nn.Linear(84, 10)

  def forward(self, x):
    # F.max_pool2d的返回值是一個(gè)Variable， input:(10,1,28,28) ouput:(10, 6, 12, 12)
    x = F.max_pool2d(F.relu(self.conv1(x)), (2, 2))
    # input:(10, 6, 12, 12)  output:(10,6,4,4)
    x = F.max_pool2d(F.relu(self.conv2(x)), (2, 2))
    # 固定樣本個(gè)數(shù)，將其他維度的數(shù)據(jù)平鋪，無論你是幾通道，最終都會(huì)變成參數(shù)， output:(10, 256)
    x = x.view(x.size()[0], -1)
    # 全連接
    x = F.relu(self.fc1(x))
    x = F.relu(self.fc2(x))
    x = F.relu(self.fc3(x))

    # 返回值也是一個(gè)Variable對(duì)象
    return x


def output_name_and_params(net):
  for name, parameters in net.named_parameters():
    print('name: {}, param: {}'.format(name, parameters))


if __name__ == '__main__':
  net = LeNet()
  print('net: {}'.format(net))
  params = net.parameters() # generator object
  print('params: {}'.format(params))
  output_name_and_params(net)

  input_image = torch.FloatTensor(10, 1, 28, 28)

  # 和tensorflow不一樣，pytorch中模型的輸入是一個(gè)Variable，而且是Variable在圖中流動(dòng)，不是Tensor。
  # 這可以從forward中每一步的執(zhí)行結(jié)果可以看出
  input_image = Variable(input_image)

  output = net(input_image)
  print('output: {}'.format(output))
  print('output.size: {}'.format(output.size()))

到此這篇關(guān)于pytorch 中的重要模塊化接口nn.Module的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)pytorch nn.Module內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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