pytorch 中的重要模块化接口nn.Module的使用

torch.nn 是专门为神经网络设计的模块化接口，nn构建于autgrad之上，可以用来定义和运行神经网络
nn.Module 是nn中重要的类，包含网络各层的定义，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

属性解释：

_parameters：字典，保存用户直接设置的 Parameter
_modules：子 module，即子类构造函数中的内容
_buffers：缓存
_backward_hooks与_forward_hooks：钩子技术，用来提取中间变量
training：判断值来决定前向传播策略

方法定义：

def forward(self, *input):
 raise NotImplementedError

没有实际内容，用于被子类的 forward() 方法覆盖

且 forward 方法在 __call__ 方法中被调用：

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)
  ...
  ...

对于自己定义的网络，需要注意以下几点：

1）需要继承nn.Module类，并实现forward方法，只要在nn.Module的子类中定义forward方法，backward函数就会被自动实现（利用autograd机制）
2）一般把网络中可学习参数的层放在构造函数中__init__()，没有可学习参数的层如Relu层可以放在构造函数中，也可以不放在构造函数中（在forward函数中使用nn.Functional）
3）在forward中可以使用任何Variable支持的函数，在整个pytorch构建的图中，是Variable在流动，也可以使用for，print，log等
4）基于nn.Module构建的模型中，只支持mini-batch的Variable的输入方式，如，N*C*H*W

代码示例：

class LeNet(nn.Module):
  def __init__(self):
    # nn.Module的子类函数必须在构造函数中执行父类的构造函数
    super(LeNet, self).__init__() # 等价与nn.Module.__init__()

    # nn.Conv2d返回的是一个Conv2d class的一个对象，该类中包含forward函数的实现
    # 当调用self.conv1(input)的时候，就会调用该类的forward函数
    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的返回值是一个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))
    # 固定样本个数，将其他维度的数据平铺，无论你是几通道，最终都会变成参数， output:(10, 256)
    x = x.view(x.size()[0], -1)
    # 全连接
    x = F.relu(self.fc1(x))
    x = F.relu(self.fc2(x))
    x = F.relu(self.fc3(x))

    # 返回值也是一个Variable对象
    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不一样，pytorch中模型的输入是一个Variable，而且是Variable在图中流动，不是Tensor。
  # 这可以从forward中每一步的执行结果可以看出
  input_image = Variable(input_image)

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

到此这篇关于pytorch 中的重要模块化接口nn.Module的使用的文章就介绍到这了,更多相关pytorch nn.Module内容请搜索自学编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自学编程网！

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