Pytorch系列:（三）模型构建

2024-02-15 17:35:54

nn.Module 函数详解

nn.Module是所有网络模型结构的基类，无论是pytorch自带的模型，还是要自定义模型，都需要继承这个类。这个模块包含了很多子模块，如下所示，_parameters存放的是模型的参数，_buffers也存放的是模型的参数，但是是那些不需要更新的参数。带hook的都是钩子函数，详见钩子函数部分。

self._parameters = OrderedDict() self._buffers = OrderedDict() self._non_persistent_buffers_set = set() self._backward_hooks = OrderedDict() self._is_full_backward_hook = None self._forward_hooks = OrderedDict() self._forward_pre_hooks = OrderedDict() self._state_dict_hooks = OrderedDict() self._load_state_dict_pre_hooks = OrderedDict() self._modules = OrderedDict()

此外，每一个模块还内置了一些常用的方法来帮助访问和操作网络。

load_state_dict() #加载模型权重参数 parameters() #读取所有参数 named_parameters() #读取参数名称和参数 buffers() #读取self.named_buffers中的参数 named_buffers() #读取self.named_buffers中的参数名称和参数 children() #读取模型中，所有的子模型 named_children() #读取子模型名称和子模型 requires_grad_() #设置模型是否开启梯度反向传播

Parameter类

Parameter是Tensor子类，所以继承了Tensor类的属性。例如data和grad属性，可以根据data来访问参数数值，用grad来访问参数梯度。

weight_0 = nn.Parameters(torch.randn(10,10)) print(weight_0.data) print(weight_0.grad)

定义变量的时候，nn.Parameter会被自动加入到参数列表中去

class MyModel(nn.Module): def __init__(self): super(MyModel,self).__init__() self.weight1 = nn.Parameter(torch.randn(10,10)) self.weight2 = torch.randn(10,10) def forward(self,x): pass model = MyModel() for name,param in model.named_parameters(): print(name) output: weight1

ParameterList

接定义成Parameter类外，还可以使用ParameterList和ParameterDict分别定义参数的列表和字典。ParameterList接收一个Parameter实例的列表作为输入然后得到一个参数列表，使用的时候可以用索引来访问某个参数，另外也可以使用append和extend在列表后面新增参数。

params = nn.ParameterList( [nn.Parameter(torch.randn(10,10)) for i in range(5)] ) params.append(nn.Parameter(torch.randn(3,3)))

ParameterDict

可以像添加字典数据那样添加参数

params = nn.ParameterDict({ 'linear1':nn.Parameter(torch.randn(10,5)), 'linear2':nn.Parameter(torch.randn(5,2)) })

模型构建

使用Sequential构建模型

# 写法一 net = nn.Sequential( nn.Linear(num_inputs, 1) # 此处还可以传入其他层 ) # 写法二 net = nn.Sequential() net.add_module('linear', nn.Linear(num_inputs, 1)) # net.add_module ...... # 写法三 from collections import OrderedDict net = nn.Sequential(OrderedDict([ ('linear', nn.Linear(num_inputs, 1)) # ...... ])) print(net)

自定义模型

无参数模型

下面是一个展开操作，比如将2维图像展开成一维

class Flatten(nn.Module): def __init__(self): super(Flatten,self).__init__() def forward(self,input): return input.view(input.size(0),-1)

有参数模型

自定义一个Linear层

class MLinear(nn.Module): def __init__(self,input,output): super(MyLinear,self).__init__() self.w = nn.Parameter(torch.randn(input,output)) self.b = nn.Parameter(torch.randn(output)) def foward(self,x): x = self.w @ x + self.b return x

组合模型

class Model(nn.Module): def __init__(self): super(Model,self).__init__() self.l1 = nn.Linear(10,20) self.l2 = nn.Linear(20,5) def forward(self,x): x = self.l1(x) x = self.l2(x) return x

ModuleList & ModuleDict

ModuleList 和 ModuleDict都是继承与nn.Module，与Seuqential不同的是，ModuleList 和 ModuleDict没有自带forward方法，所以只能作为一个模块和其他自定义方法进行组合。下面是使用示例：

class MyModuleList(nn.Module): def __init__(self): super(MyModuleList, self).__init__() self.linears = nn.ModuleList( [nn.Linear(10, 10) for i in range(3)] ) def forward(self, x): for linear in self.linears: x = linear(x) return x class MyModuleDict(nn.Module): def __init__(self): super(MyModuleDict, self).__init__() self.linears = nn.ModuleDict({ "linear1":nn.Linear(10,10), "linear2":nn.Linear(10,10) }) def forward(self, x): x = self.linears["linear1"](x) x = self.linears["linear2"](x) return x

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