Pytorch系列:（三）模型构建
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
