Keras(七)TF2中基础的数据类型API介绍

本文将介绍如下内容：

• tf.constant
• tf.strings
• tf.ragged.constant
• tf.SparseTensor
• tf.Variable

一，tf.constant常量

1，定义tf.constant常量

t = tf.constant([[1., 2., 3.], [4., 5., 6.]])
print(t)

#----output------------
tf.Tensor(
[[1. 2. 3.]
 [4. 5. 6.]], shape=(2, 3), dtype=float32)

2，根据index索引切片

tf.constant可以使用索引进行切片操作

t = tf.constant([[1., 2., 3.], [4., 5., 6.]])
print(t[..., 1:])
print(t[:, 1])

#----output------------
tf.Tensor(
[[2. 3.]
 [5. 6.]], shape=(2, 2), dtype=float32)
tf.Tensor([2. 5.], shape=(2,), dtype=float32)

3，算子操作

t = tf.constant([[1., 2., 3.], [4., 5., 6.]])
print(t+10)
print(tf.square(t))
print(t @ tf.transpose(t))	# 矩阵与其转置相乘

#----output------------
tf.Tensor(
[[11. 12. 13.]
 [14. 15. 16.]], shape=(2, 3), dtype=float32)
tf.Tensor(
[[ 1.  4.  9.]
 [16. 25. 36.]], shape=(2, 3), dtype=float32)
tf.Tensor(
[[14. 32.]
 [32. 77.]], shape=(2, 2), dtype=float32)

4，与numpy之间的转换

print(t.numpy())
print(np.square(t))
np_t = np.array([[1., 2., 3.], [4., 5., 6.]])
print(tf.constant(np_t))

#----output------------
[[1. 2. 3.]
 [4. 5. 6.]]
[[ 1.  4.  9.]
 [16. 25. 36.]]
tf.Tensor(
[[1. 2. 3.]
 [4. 5. 6.]], shape=(2, 3), dtype=float64)

5，零维数据的定义和转换

# Scalars
t = tf.constant(2.718)
print(t.numpy())
print(t.shape)

#----output------------
2.718
()

二，tf.strings字符串常量

1，纯英文字符的UTF8编码对应码

t = tf.constant("cafe")
print(t)
print(tf.strings.length(t))
print(tf.strings.length(t, unit="UTF8_CHAR"))
print(tf.strings.unicode_decode(t, "UTF8"))

#----output------------
tf.Tensor(b'cafe', shape=(), dtype=string)
tf.Tensor(4, shape=(), dtype=int32)
tf.Tensor(4, shape=(), dtype=int32)
tf.Tensor([ 99  97 102 101], shape=(4,), dtype=int32)

2，含中文字符的UTF8编码对应码

t = tf.constant(["cafe", "coffee", "咖啡"])
print(tf.strings.length(t))
print(tf.strings.length(t, unit="UTF8_CHAR"))
r = tf.strings.unicode_decode(t, "UTF8")
print(r)

#----output------------
tf.Tensor([4 6 6], shape=(3,), dtype=int32)
tf.Tensor([4 6 2], shape=(3,), dtype=int32)
<tf.RaggedTensor [[99, 97, 102, 101], [99, 111, 102, 102, 101, 101], [21654, 21857]]>

三，tf.ragged.constant

在定义TF常量时，如果数据类型不是标准的矩阵，可以使用tf.ragged.constant来处理

1，tf.ragged_tensor的索引切片操作

r = tf.ragged.constant([[11, 12], [21, 22, 23], [], [41]])
print(r)
print(r[1])
print(r[1:2])

#------output------
<tf.RaggedTensor [[11, 12], [21, 22, 23], [], [41]]>
tf.Tensor([21 22 23], shape=(3,), dtype=int32)
<tf.RaggedTensor [[21, 22, 23]]>

2，tf.ragged_tensor的行拼接操作

r = tf.ragged.constant([[11, 12], [21, 22, 23], [], [41]])
r2 = tf.ragged.constant([[51, 52], [], [71]])
print(tf.concat([r, r2], axis = 0))

#------output------
<tf.RaggedTensor [[11, 12], [21, 22, 23], [], [41], [51, 52], [], [71]]>

3，tf.ragged_tensor的列拼接操作

注意： 对于列拼接，需要行数必须相同，否则会报错！

r = tf.ragged.constant([[11, 12], [21, 22, 23], [], [41]])
r3 = tf.ragged.constant([[13, 14], [15], [], [42, 43]])
print(tf.concat([r, r3], axis = 1))

#------output------
<tf.RaggedTensor [[11, 12, 13, 14], [21, 22, 23, 15], [], [41, 42, 43]]>

4，将tf.RaggedTensor 转化为 tf.Tensor(使用0来补空位)

注意： 因为tf.RaggedTensor为不规则矩阵，所以转化时会使用0来补空位，填补在真实值后。

r = tf.ragged.constant([[11, 12], [21, 22, 23], [], [41]])
print(r.to_tensor())

#------output------
tf.Tensor(
[[11 12  0]
 [21 22 23]
 [ 0  0  0]
 [41  0  0]], shape=(4, 3), dtype=int32)

四，tf.SparseTensor

tf.ragged.constant中的填充数只能在真实值的后面，可以使用tf.SparseTensor类型解决此问题。

1，tf.SparseTensor的定义

s = tf.SparseTensor(indices = [[0, 1], [1, 0], [2, 3]],
                    values = [1., 2., 3.],
                    dense_shape = [3, 4])
print(s)

#------output------
SparseTensor(indices=tf.Tensor(
[[0 1]
 [1 0]
 [2 3]], shape=(3, 2), dtype=int64), values=tf.Tensor([1. 2. 3.], shape=(3,), dtype=float32), dense_shape=tf.Tensor([3 4], shape=(2,), dtype=int64))

2，将tf.SparseTensor转为tf.Tensor密集矩阵

s = tf.SparseTensor(indices = [[0, 1], [1, 0], [2, 3]],
                    values = [1., 2., 3.],
                    dense_shape = [3, 4])
print(tf.sparse.to_dense(s)) 

# ---output------
tf.Tensor(
[[0. 1. 0. 0.]
 [2. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 3.]], shape=(3, 4), dtype=float32)

注意：若indices位置颠倒,tf.SparseTensor无法转为tf.Tensor密集矩阵.可先使用tf.sparse.reorder排序。

s5 = tf.SparseTensor(indices = [[0, 2], [0, 1], [2, 3]],
                    values = [1., 2., 3.],
                    dense_shape = [3, 4])
print(s5)
s6 = tf.sparse.reorder(s5)
print(tf.sparse.to_dense(s6))

#-----output----------
SparseTensor(indices=tf.Tensor(
[[0 2]
 [0 1]
 [2 3]], shape=(3, 2), dtype=int64), values=tf.Tensor([1. 2. 3.], shape=(3,), dtype=float32), dense_shape=tf.Tensor([3 4], shape=(2,), dtype=int64))
tf.Tensor(
[[0. 2. 1. 0.]
 [0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 3.]], shape=(3, 4), dtype=float32)

3，tf.SparseTensor的计算

s = tf.SparseTensor(indices = [[0, 1], [1, 0], [2, 3]],
                    values = [1., 2., 3.],
                    dense_shape = [3, 4])
print(s)
# 将tf.SparseTensor转为tf.Tensor密集矩阵
print(tf.sparse.to_dense(s)) 
# tf.SparseTensor的计算
s2 = s * 2.0
print(s2)

# tf.SparseTensor不支持加法计算
try:
    s3 = s + 1
except TypeError as ex:
    print(ex)

s4 = tf.constant([[10., 20.],
                  [30., 40.],
                  [50., 60.],
                  [70., 80.]])
print(tf.sparse.sparse_dense_matmul(s, s4))

#---output----------
SparseTensor(indices=tf.Tensor(
[[0 1]
 [1 0]
 [2 3]], shape=(3, 2), dtype=int64), values=tf.Tensor([1. 2. 3.], shape=(3,), dtype=float32), dense_shape=tf.Tensor([3 4], shape=(2,), dtype=int64))
tf.Tensor(
[[0. 1. 0. 0.]
 [2. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 3.]], shape=(3, 4), dtype=float32)
SparseTensor(indices=tf.Tensor(
[[0 1]
 [1 0]
 [2 3]], shape=(3, 2), dtype=int64), values=tf.Tensor([2. 4. 6.], shape=(3,), dtype=float32), dense_shape=tf.Tensor([3 4], shape=(2,), dtype=int64))
unsupported operand type(s) for +: 'SparseTensor' and 'int'
tf.Tensor(
[[ 30.  40.]
 [ 20.  40.]
 [210. 240.]], shape=(3, 2), dtype=float32)

五，tf.Variable

1 ，tf.Variable的定义

v = tf.Variable([[1., 2., 3.], [4., 5., 6.]])
print(v)			# 打印变量
print(v.value()) 	# 将变量变成tensor
print(v.numpy())	# 打印具体的数值

# ---output------
<tf.Variable 'Variable:0' shape=(2, 3) dtype=float32, numpy=
array([[1., 2., 3.],
       [4., 5., 6.]], dtype=float32)>
tf.Tensor(
[[1. 2. 3.]
 [4. 5. 6.]], shape=(2, 3), dtype=float32)
[[1. 2. 3.]
 [4. 5. 6.]]

2，tf.Variable的赋值

# assign value
v.assign(2*v)
print(v.numpy())
v[0, 1].assign(42)
print(v.numpy())
v[1].assign([7., 8., 9.])
print(v.numpy())

# ----output-----
[[ 2.  4.  6.]
 [ 8. 10. 12.]]
[[ 2. 42.  6.]
 [ 8. 10. 12.]]
[[ 2. 42.  6.]
 [ 7.  8.  9.]]

注意：变量的赋值只能用assign函数，不能使用=赋值

try:
    v[1] = [7., 8., 9.]
except TypeError as ex:
    print(ex)
    
# ----output-----
'ResourceVariable' object does not support item assignment

本文地址：https://blog.csdn.net/TFATS/article/details/110450390