Tensorflow 自己定义的一套数据结构

张量是具有统一类型（称为 dtype）的多维数组。您可以在 [tf.dtypes.DType](<https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/dtypes/DType?hl=zh-cn>) 中查看所有支持的 dtypes。

张量这个数据结构包含了三个维度的数据：

name

shape

dtype

如果您熟悉 NumPy，就会知道张量与 np.arrays 有一定的相似性。

就像 Python 数值和字符串一样，所有张量都是不可变的：永远无法更新张量的内容，只能创建新的张量。

张量不可变但是可以引用 比如 a=b 这样的操作

>>> a=tf.constant(4)
>>> a
<tf.Tensor 'Const:0' shape=() dtype=int32>
>>> a=tf.constant(10)
>>> a
<tf.Tensor 'Const_1:0' shape=() dtype=int32>

重点讲一讲这个shape ，name和类型基本上都是确定的一般也不会弄错。

shape

在进行各种op计算的时候都要主要前后的shape是不是相匹配的，如果代码写错了shape不匹配直接报错，这个在日常代码里经常会遇见。

rank_4_tensor = tf.zeros([3, 2, 4, 5])

对于 张量的索引跟矩阵的索引方式都是一样的

• 索引从 0 开始编制
• 负索引表示按倒序编制索引
• 冒号 : 用于切片 start:stop:step

无论是一维或者多维索引都是可以的。

reshape

一般来说，[tf.reshape](<https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/reshape?hl=zh-cn>) 唯一合理的用途是用于合并或拆分相邻轴（或添加/移除 1）。

备注：不要随意reshape否则会导致数据失效，说白了要根据规则来。比如你要交换轴建议使用transpose，你reshape可能就会出错

tf.Tensor(
[[[ 0  1  2  3  4]
  [ 5  6  7  8  9]]

 [[10 11 12 13 14]
  [15 16 17 18 19]]

 [[20 21 22 23 24]
  [25 26 27 28 29]]], shape=(3, 2, 5), dtype=int32)

对于 3x2x5 张量，重构为 (3×2)x5 或 3x(2×5) 都合理，因为切片不会混淆：

print(tf.reshape(rank_3_tensor, [3*2, 5]), "\\n")
print(tf.reshape(rank_3_tensor, [3, -1]))

tf.Tensor(
[[ 0  1  2  3  4]
 [ 5  6  7  8  9]
 [10 11 12 13 14]
 [15 16 17 18 19]
 [20 21 22 23 24]
 [25 26 27 28 29]], shape=(6, 5), dtype=int32) 

tf.Tensor(
[[ 0  1  2  3  4  5  6  7  8  9]
 [10 11 12 13 14 15 16 17 18 19]
 [20 21 22 23 24 25 26 27 28 29]], shape=(3, 10), dtype=int32)

稀疏 Tensor

# Sparse tensors store values by index in a memory-efficient manner
sparse_tensor = tf.sparse.SparseTensor(indices=[[0, 0], [1, 2]],
                                       values=[1, 2],
                                       dense_shape=[3, 4])
print(sparse_tensor, "\\n")

# We can convert sparse tensors to dense
print(tf.sparse.to_dense(sparse_tensor))

SparseTensor(indices=tf.Tensor(
[[0 0]
 [1 2]], shape=(2, 2), dtype=int64), values=tf.Tensor([1 2], shape=(2,), dtype=int32), dense_shape=tf.Tensor([3 4], shape=(2,), dtype=int64)) 

tf.Tensor(
[[1 0 0 0]
 [0 0 2 0]
 [0 0 0 0]], shape=(3, 4), dtype=int32)

关于张量的操作

tf.ones_like
tf.add
tf.string_to_number
.....

补说一个 broadcast 这个特性，很有用的常见的加减乘除是支持的

变量的定义

Variable 与 get_variable 之间的区别

import  tensorflow as tf
with tf.variable_scope("one"):
    a = tf.get_variable("v", [1]) #a.name == "one/v:0"
    print(a)
# with tf.variable_scope("one"):
#     b = tf.get_variable("v", [1]) #ValueError: Variable one/v already exists
with tf.variable_scope("one", reuse = True):
    c = tf.get_variable("v", [1]) #c.name == "one/v:0"
    print(c)
with tf.variable_scope("two"):
    d = tf.get_variable("v", [1]) #d.name == "two/v:0"
    print(d)
    e = tf.Variable(1, name = "v", expected_shape = [1]) #e.name == "two/v_1:0"
    print(e)

assert(a is c)  #Assertion is true, they refer to the same object.
assert(a is d)  #AssertionError: they are different objects
assert(d is e)  #AssertionError: they are different objects

从上面的例子可以看出 get_variable 会去查当前的图中是否存在同名的 变量，相比而言variable 会一直不断的向图中加入新的变量而不做任何的检查，反正TensorFlow会自动给他们的name加上N这样的标识。但是在日常的代码过程中还是建议使用get_variable 这个方法，你会发现后续做一些事情会比较容易。

<tf.Variable 'one/v:0' shape=(1,) dtype=float32_ref>
<tf.Variable 'one/v:0' shape=(1,) dtype=float32_ref>
<tf.Variable 'two/v:0' shape=(1,) dtype=float32_ref>
<tf.Variable 'two/v_1:0' shape=() dtype=int32_ref>
Traceback (most recent call last):
  File "f:/vivocode/tfwork/1_1.py", line 17, in <module>
    assert(a is d)  #AssertionError: they are different objects
AssertionError

name_scope 与 variable_scope

下面的例子你会发现 get_variable 自动过滤 name_scope 但是 Variable 不会

name_scope 只能限制 OP

with tf.name_scope("my_scope"):
    v1 = tf.get_variable("var1", [1], dtype=tf.float32)
    v2 = tf.Variable(1, name="var2", dtype=tf.float32)
    a = tf.add(v1, v2)

print(v1.name)  # var1:0
print(v2.name)  # my_scope/var2:0
print(a.name)   # my_scope/Add:0

如果你想要get_variable 也有相同的作用效果那么你就得使用variable scope了

with tf.variable_scope("my_scope"):
    v1 = tf.get_variable("var1", [1], dtype=tf.float32)
    v2 = tf.Variable(1, name="var2", dtype=tf.float32)
    a = tf.add(v1, v2)

print(v1.name)  # my_scope/var1:0
print(v2.name)  # my_scope/var2:0
print(a.name)   # my_scope/Add:0

使用命名空间个人觉得好处就是实现变量的共享，配合 reuse=True

with tf.name_scope("foo"):
    with tf.variable_scope("var_scope"):
        v = tf.get_variable("var", [1])
with tf.name_scope("bar"):
    with tf.variable_scope("var_scope", reuse=True):
        v1 = tf.get_variable("var", [1])
assert v1 == v
print(v.name)   # var_scope/var:0
print(v1.name)  # var_scope/var:0

关于参数共享

with tf.compat.v1.variable_scope('sparse_autoreuse', reuse=tf.compat.v1.AUTO_REUSE):
	'''
	定义各种参数，要求它们的name 是一致的'''
  
  pass

参数共享的好处

• 不需要重复创建参数
• 节约存储空间
• 特征之间的约束？

Q：查阅常见的张量运算 API 比如 ones_like 之类的方法