pytorch中.size()、.item、argmax()、.cpu()、.detach()和.data的使用

1、广播机制

pytorch和numpy 的广播机制原理是一样的

一般广播规则（两个数组的维数是一样的）

当对两个数组进行操作时，PyTorch/NumPy 会逐元素比较它们的形状。此时需要满足两个条件：

• 要么维度大小一样。
• 如果维度大小不一样，那么其中一个维度大小必须是1。结果数组的大小是输入数组每个维度的最大【大小】。

举个例子：

a = torch.ones(8, 1, 6) # 8*1*6 
b = torch.ones(8, 9, 1) # 8*9*1 
(a + b).shape

torch.Size([8, 9, 6])

特殊广播机制（维数不一样）

向右对齐进行比较。PyTorch 会自动修正维度的数量 ，并根据广播规则匹配每个维度的大小。具体匹配规则：（从右往左匹配）

• 如果维度大小一样，继续往左比较。
• 如果维度大小不一样，那么其中一个维度大小必须是1。没有维度的自动补充为1进行比较。

举个例子：

a = torch.ones(8, 1, 2) # 1*1*8*1*2 
b = torch.ones(2, 2, 8, 6, 1) # 2*2*8*6*1 
(a + b).shape

torch.Size([2, 2, 8, 6, 2])

2、.size(dim = x)

size函数返回的是数据第x维的个数。

X = torch.Tensor([
    [1,2,3],
    [4,5,6]
])
print(X.shape)
print(X.size(0))
print(X.size(1))
print(X.size(-1)) # -1代表最后一维

torch.Size([2, 3])
2
3
3

3、.item()

将一个Tensor变量转换为python标量（int、float等）。常用于用于深度学习训练时，将loss值转换为标量并加，以及进行分类任务，计算准确值值时需要。

optimizer.zero_grad()
outputs = model(data)
loss = F.cross_entropy(outputs, label)
#计算这一个batch的准确率
acc = (outputs.argmax(dim=1) == label).sum().cpu().item() / len(labels) #这里也用到了.item()
loss.backward()
optimizer.step()
train_loss += loss.item()   #这里用到了.item()
train_acc += acc

4、torch.argmax(output,dim=x)

torch.argmax()的作用是返回tensor数据第x维的最大值的索引。我们只想要神经网络最终的标签，它输出的概率值并不关心，那么就可以直接用torch.argmax()返回tensor数据最大值的索引，代码示例如下：

output=torch.tensor([[-0.7403, -0.6481],
        [-0.6869, -0.6994]])
pred = torch.argmax(output,dim=1)
pred

tensor([1, 0])

5、.cpu()

将数据的处理设备从其他设备（如gpu拿到cpu上），不会改变变量类型，转换后仍然是Tensor变量。

6、.detach()和.data

detach()就是返回一个新的tensor，将requires_grad 属性设置为False。并且这个tensor是从当前的计算图中分离出来的。但是返回的tensor和原来的tensor是共享内存空间的。

还有一点需要注意的是Tensor.detach()和Tensor.data的区别

共同点：Tensor.data和Tensor.detach()一样， 都会返回一个新的Tensor， 这个Tensor和原来的Tensor共享内存空间，一个改变，另一个也会随着改变，且都会设置新的Tensor的requires_grad属性为False。这两个方法只取出原来Tensor的tensor数据， 丢弃了grad、grad_fn等额外的信息。

区别：Tensor.data不能被autograd追踪到，如果你修改了Tensor.data返回的新Tensor，原来的Tensor也会改变， 但是这时候的微分并没有被追踪到，那么当你执行loss.backward()的时候并不会报错，但是求的梯度就是错误的！因此， 如果你使用了Tensor.data，那么切记一定不要随便修改返回的新Tensor的值。如果你使用的是Tensor.detach()方法，当你修改他的返回值并进行求导操作，会报错。 因此，Tensor.detach()是安全的。

参考Pytorch中.detach()与.data的用法 - 知乎