深度学习基础知识 nn.Sequential ｜ nn.ModuleList ｜ nn.ModuleDict

1、nn.Sequential 、 nn.ModuleList 、 nn.ModuleDict 类都继承自 Module 类。

2、nn.Sequential、nn.ModuleList 和 nn.ModuleDict语法

net = nn.Sequential(nn.Linear(32, 64), nn.ReLU()) →→只需要将定义的层按照顺序写入括号内就可以了

net = nn.ModuleList([nn.Linear(32, 6)4, nn.ReLU()]) →→在定义式需要加上中括号[]，将定义的层写入到中括号内

net = nn.ModuleDict({‘linear’: nn.Linear(32, 64), ‘act’: nn.ReLU()}) →→需要大括号，将定义的层以键值对的形式写入

代码

import torch
import torch.nn as nn

net1 = nn.Sequential(nn.Linear(32, 64), nn.ReLU())
net2 = nn.ModuleList([nn.Linear(32, 64), nn.ReLU()])
net3 = nn.ModuleDict({'linear': nn.Linear(32, 64), 'act': nn.ReLU()})

print(net1)
print(net2)
print(net3)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

3、Sequential 、ModuleDict、 ModuleList 的区别

1、 ModuleList 仅仅是一个储存各种模块的列表，这些模块之间没有联系也没有顺序（所以不用保证相邻层的输入输出维度匹配），而且没有实现 forward 功能需要自己实现

2、和 ModuleList 一样， ModuleDict 实例仅仅是存放了一些模块的字典，并没有定义 forward 函数需要自己定义

3、而 Sequential 内的模块需要按照顺序排列，要保证相邻层的输入输出大小相匹配，内部 forward 功能已经实现，所以，直接如下写模型，是可以直接调用的，不再需要写forward，sequential 内部已经有 forward

代码：

import torch
import torch.nn as nn

net1 = nn.Sequential(nn.Linear(32, 64), nn.ReLU())
net2 = nn.ModuleList([nn.Linear(32, 64), nn.ReLU()])
net3 = nn.ModuleDict({'linear': nn.Linear(32, 64), 'act': nn.ReLU()})


x = torch.randn(8, 3, 32)
print(net1(x).shape)    # 输出内容： torch.Size([8, 3, 64])
# print(net2(x).shape)  # 会报错，提示缺少forward
# print(net3(x).shape)   # 会报错，提示缺少forward

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

为 nn.ModuleList 写 forward 函数
代码：

import torch
import torch.nn as nn


class My_Model(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(My_Model, self).__init__()
        self.layers = nn.ModuleList([nn.Linear(32, 64),nn.ReLU()])

    def forward(self, x):
        for layer in self.layers:
            x = layer(x)
        return x

net = My_Model()

x = torch.randn(8, 3, 32)
out = net(x)
print(out.shape)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

输出结果：

为 nn.ModuleDict 写 forward 函数

import torch
import torch.nn as nn


class My_Model(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(My_Model, self).__init__()
        self.layers = nn.ModuleDict({'linear': nn.Linear(32, 64), 'act': nn.ReLU()})

    def forward(self, x):
        for layer in self.layers.values():
            x = layer(x)
        return x

net = My_Model()
x = torch.randn(8, 3, 32)
out = net(x)
print(out.shape)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

将 nn.ModuleList 转换成 nn.Sequential

import torch
import torch.nn as nn

module_list = nn.ModuleList([nn.Linear(32, 64), nn.ReLU()])
net = nn.Sequential(*module_list)
x = torch.randn(8, 3, 32)
print(net(x).shape)
1
2
3
4
5
6
7

输出如下：

将 nn.ModuleDict 转换成 nn.Sequential

import torch
import torch.nn as nn

module_dict = nn.ModuleDict({'linear': nn.Linear(32, 64), 'act': nn.ReLU()})
net = nn.Sequential(*module_dict.values())
x = torch.randn(8, 3, 32)
print(net(x).shape)
1
2
3
4
5
6
7

输出如下：

4、ModuleDict、 ModuleList 的区别

1、ModuleDict 可以给每个层定义名字，ModuleList 不会
2、ModuleList 可以通过索引读取，并且使用 append 添加元素

import torch.nn as nn

net = nn.ModuleList([nn.Linear(32, 64), nn.ReLU()])
net.append(nn.Linear(64, 10))
print(net)
1
2
3
4
5

3、ModuleDict 可以通过 key 读取，并且可以像 字典一样添加元素

import torch.nn as nn

net = nn.ModuleDict({'linear1': nn.Linear(32, 64), 'act': nn.ReLU()})
net['linear2'] = nn.Linear(64, 128)
print(net)
1
2
3
4
5

5、nn.ModuleList 、 nn.ModuleDict 与 Python list、Dict 的区别

import torch.nn as nn

net = nn.ModuleList([nn.Linear(32, 64), nn.ReLU()])

for name, param in net.named_parameters():
    print(name, param)


print("-----------------------------")
for name, param in net.named_parameters():
    print(name, param.size())
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

显示结果如下：

import torch.nn as nn

net = nn.ModuleDict({'linear': nn.Linear(32, 64), 'act': nn.ReLU()})

for name, param in net.named_parameters():
    print(name, param.size())
print("--------------------------")

for name, param in net.named_parameters():
    print(name, param.size())

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

显示结果：

6、nn.functional