Tensorflow2.0笔记03——基本概念
Tensorflow2.0笔记
本博客为Tensorflow2.0学习笔记，感谢北京大学微电子学院曹建老师
3 Tensorflow2.0 基本概念与常见函数
3.1 基本概念
TensorFlow 中的 Tensor 表示张量，是多维数组、多维列表，用阶表示张量的维数。0 阶张量叫做标量，表示的是一个单独的数，如 123；1 阶张量叫作向量， 表示的是一个一维数组如[1,2,3]；2 阶张量叫作矩阵，表示的是一个二维数组， 它可以有 i 行 j 列个元素，每个元素用它的行号和列号共同索引到，如在[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]中，2 的索引即为第 0 行第 1 列。张量的阶数与方括号的数量相同，0 个方括号即为 0 阶张量，1 个方括号即为 1 阶张量。故张量可以表示0 阶到 n 阶的数组。也可通过 reshape 的方式得到更高维度数组，举例如下：
c = np.arange(24).reshape(2,4,3)
print(c)
输出结果：[[[ 0 1 2] [ 3 4 5] [ 6 7 8] [ 9 10 11]]
[[12 13 14] [15 16 17] [18 19 20] [21 22 23]]]
TensorFlow 中数据类型包括 32 位整型(tf.int32)、32 位浮点(tf.float32)、64 位浮点(tf.float64)、布尔型(tf.bool)、字符串型(tf.string)
创建张量有若干种不同的方法：
(1) 利用 tf.constant(张量内容，dtype=数据类型(可选))，第一个参数表示张量内容， 第二个参数表示张量的数据类型。举例如下：
import tensorflow as tf a=tf.constant([1,5],dtype=tf.int64)
print(a)
print(a.dtype)
print(a.shape)
输出结果为：
<tf.Tensor([1,5], shape=(2 , ) , dtype=int64)>
<dtype: 'int64'>
(2,)
(2,)
即会输出张量内容、形状与数据类型，shape 中数字为 2，表示一维张量里有 2个元素。
注：去掉 dtype 项，不同电脑环境不同导致默认值不同，可能导致后续程序 bug
(2) 很多时候数据是由 numpy 格式给出的，此时可以通过如下函数将 numpy 格式化为 Tensor 格式：tf. convert_to_tensor(数据名，dtype=数据类型(可选))。举例如下：
import tensorflow as tf
import numpy as np
a = np.arange(0, 5)
b = tf.convert_to_tensor( a, dtype=tf.int64 )
print(a)
print(b)
输出结果为：[0 1 2 3 4]
tf.Tensor([0 1 2 3 4], shape=( 5 , ), dtype=int64)
可见，将 numpy 格式的 a 转换成了 Tensor 格式的 b。
(3) 可采用不同函数创建不同值的张量。如用 tf. zeros(维度)创建全为 0 的张量， tf.ones(维度)创建全为 1 的张量，tf. fill(维度，指定值)创建全为指定值的张量。其中维度参数部分，如一维则直接写个数，二维用[行，列]表示，多维用[n,m,j..] 表示。举例如下：
a = tf.zeros([2, 3])
b = tf.ones(4)
c = tf.fill([2, 2], 9)
print(a)
print(b)
print(c)
输出结果：tf.Tensor([[0. 0. 0.] [0. 0. 0.]], shape=(2, 3), dtype=float32)
tf.Tensor([1. 1. 1. 1.], shape=(4, ), dtype=float32)
tf.Tensor([[9 9] [9 9]], shape=(2, 2), dtype=int32)
可见，tf.zeros([2,3])创建了一个二维张量，第一个维度有两个元素，第二个维度有三个元素，元素的内容全是 0；tf.ones(4)创建了一个一维张量，里边有 4 个元素，内容全是 1；tf.fill([2,2],9)创建了一个两行两列的二维张量，第一个维度有两个元素，第二个维度也有两个元素，内容都是 9。
(4) 可采用不同函数创建符合不同分布的张量。如用 tf. random.normal (维度， mean=均值，stddev=标准差)生成正态分布的随机数，默认均值为 0，标准差为 1； 用 tf. random.truncated_normal (维度，mean=均值，stddev=标准差)生成截断式正态分布的随机数，能使生成的这些随机数更集中一些，如果随机生成数据的取值在(m - 2s，u + 2s ) 之外则重新进行生成，保证了生成值在均值附近；利用 tf.random. uniform(维度，minval=最小值，maxval=最大值)，生成指定维度的均匀分布随机数，用 minval 给定随机数的最小值，用 maxval 给定随机数的最大值， 最小、最大值是前闭后开区间。举例如下：
d = tf.random.normal ([2, 2], mean=0.5, stddev=1)
print(d)
e = tf.random.truncated_normal ([2, 2], mean=0.5, stddev=1)
print(e)
f = tf.random.uniform([2, 2], minval=0, maxval=1)
print(f)
输出结果：tf.Tensor([[0.7925745 0.643315 ]
[1.4752257 0.2533372]], shape=(2, 2), dtype=float32)
tf.Tensor([[ 1.3688478 1.0125661 ]
[ 0.17475659 -0.02224463]], shape=(2, 2), dtype=float32)
tf.Tensor([[0.28219545 0.15581512]
[0.77972126 0.47817433]], shape=(2, 2), dtype=float32)
