6 Pytorch小白从零学教程系列：张量的基本操作

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张量操作的难点通常不在公式，而在维度。加减乘除、矩阵乘法、转置和广播都要先确认形状是否符合预期。

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我会在关键运算前后打印 shape。不要等报错才看维度，形状检查应该变成习惯。

在上一篇我们讨论了张量的定义与构造，相信大家已经对张量的基础概念有了一定了解。本篇将聚焦于张量的基本操作，让我们一起深入探讨张量在实际使用中的常见操作。

张量的基本操作

在PyTorch中，各种操作都是基于张量的，因此掌握基本操作是至关重要的。我们将涵盖以下几种操作：

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学习张量基本操作时，先看每一步如何改变 shape、dtype 和 device。形状变化清楚，模型输入输出才容易对齐。

1. 加法与减法
2. 乘法与除法
3. 张量的转置
4. 张量的连接
5. 张量的数值统计

1. 加法与减法

可以使用+和-符号来进行张量的加法与减法操作。

import torch

a = torch.tensor([[1, 2], [3, 4]])
b = torch.tensor([[5, 6], [7, 8]])

# 张量加法
c = a + b
print("张量加法结果：\n", c)

# 张量减法
d = a - b
print("张量减法结果：\n", d)

输出：

张量加法结果：
 tensor([[ 6,  8],
        [10, 12]])
张量减法结果：
 tensor([[-4, -4],
        [-4, -4]])

2. 乘法与除法

张量的乘法可以使用*进行元素间的逐个乘法，而使用torch.mm（矩阵乘法）进行矩阵之间的乘法。除法也类似，使用/进行元素间的逐个除法。

# 元素乘法
e = a * b
print("张量元素乘法结果：\n", e)

# 矩阵乘法
f = torch.mm(a, b)
print("张量矩阵乘法结果：\n", f)

输出：

张量元素乘法结果：
 tensor([[ 5, 12],
        [21, 32]])
张量矩阵乘法结果：
 tensor([[19, 22],
        [43, 50]])

3. 张量的转置

张量的转置是将行和列进行交换。可以使用torch.transpose或.t()方法实现。

g = a.t()
print("张量转置结果：\n", g)

输出：

张量转置结果：
 tensor([[1, 3],
        [2, 4]])

4. 张量的连接

对于多个张量，可以使用torch.cat()函数进行连接。这里我们以沿着行和列进行连接为例。

h = torch.tensor([[9, 10], [11, 12]])
concat_dim0 = torch.cat((a, h), dim=0)  # 沿着行（第一维）连接
concat_dim1 = torch.cat((a, h), dim=1)  # 沿着列（第二维）连接

print("沿着行连接结果：\n", concat_dim0)
print("沿着列连接结果：\n", concat_dim1)

输出：

沿着行连接结果：
 tensor([[ 1,  2],
        [ 3,  4],
        [ 9, 10],
        [11, 12]])
沿着列连接结果：
 tensor([[ 1,  2,  9, 10],
        [ 3,  4, 11, 12]])

5. 张量的数值统计

PyTorch提供了多种函数以获取张量的统计信息，例如：求和，均值，方差等。

sum_a = torch.sum(a)
mean_a = torch.mean(a.float())  # 要求转换为浮点型
std_a = torch.std(a.float())

print("张量的和：", sum_a)
print("张量的均值：", mean_a)
print("张量的方差：", std_a)

输出：

张量的和： tensor(10)
张量的均值： tensor(2.5000)
张量的方差： tensor(1.1180)

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学完《Pytorch小白从零学教程系列：张量的基本操作》后，不妨换一个自己的场景试一次，重点观察输入、处理和输出是否能对应起来。

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如果想把《Pytorch小白从零学教程系列：张量的基本操作》用到自己的任务里，可以先缩小场景，只验证一个最关键的判断点。

总结

到此我们已经介绍了张量的基本操作，包括加法与减法、乘法与除法、转置、连接以及统计操作。这些操作是处理和分析数据的基础。在下一篇文章中，我们将讨论张量的索引与切片，帮助大家更灵活地操作张量。

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开始读《Pytorch小白从零学教程系列：张量的基本操作》前，可以先看图中从问题到结果的路径。读完后再对照正文，确认自己能不能照着复现。

希望本篇对你深入了解张量的基本操作有所帮助！如有疑问或者想了解更多内容，欢迎随时提问。