PyTorch中Tensor的拼接与拆分的实现

拼接张量：torch.cat() 、torch.stack()

1. torch.cat(inputs, dimension=0) → Tensor

在给定维度上对输入的张量序列 seq 进行连接操作

举个例子：

>>> import torch
>>> x = torch.randn(2, 3)
>>> x
tensor([[-0.1997, -0.6900, 0.7039],
    [ 0.0268, -1.0140, -2.9764]])
>>> torch.cat((x, x, x), 0) # 在 0 维(纵向)进行拼接
tensor([[-0.1997, -0.6900, 0.7039],
    [ 0.0268, -1.0140, -2.9764],
    [-0.1997, -0.6900, 0.7039],
    [ 0.0268, -1.0140, -2.9764],
    [-0.1997, -0.6900, 0.7039],
    [ 0.0268, -1.0140, -2.9764]])
>>> torch.cat((x, x, x), 1) # 在 1 维(横向)进行拼接
tensor([[-0.1997, -0.6900, 0.7039, -0.1997, -0.6900, 0.7039, -0.1997, -0.6900,
     0.7039],
    [ 0.0268, -1.0140, -2.9764, 0.0268, -1.0140, -2.9764, 0.0268, -1.0140,
     -2.9764]])
>>> y1 = torch.randn(5, 3, 6)
>>> y2 = torch.randn(5, 3, 6)
>>> torch.cat([y1, y2], 2).size()
torch.Size([5, 3, 12])
>>> torch.cat([y1, y2], 1).size()
torch.Size([5, 6, 6])

对于需要拼接的张量，维度数量必须相同，进行拼接的维度的尺寸可以不同，但是其它维度的尺寸必须相同。

• torch.stack(sequence, dim=0)
  

沿着一个新维度对输入张量序列进行连接。 序列中所有的张量都应该为相同形状

举个例子：

>>> x1 = torch.randn(2, 3)
>>> x2 = torch.randn(2, 3)
>>> torch.stack((x1, x2), 0).size() # 在 0 维插入一个维度，进行区分拼接
torch.Size([2, 2, 3])
>>> torch.stack((x1, x2), 1).size() # 在 1 维插入一个维度，进行组合拼接
torch.Size([2, 2, 3])
>>> torch.stack((x1, x2), 2).size()
torch.Size([2, 3, 2])
>>> torch.stack((x1, x2), 0)
tensor([[[-0.3499, -0.6124, 1.4332],
     [ 0.1516, -1.5439, -0.1758]],

    [[-0.4678, -1.1430, -0.5279],
     [-0.4917, -0.6504, 2.2512]]])
>>> torch.stack((x1, x2), 1)
tensor([[[-0.3499, -0.6124, 1.4332],
     [-0.4678, -1.1430, -0.5279]],

    [[ 0.1516, -1.5439, -0.1758],
     [-0.4917, -0.6504, 2.2512]]])
>>> torch.stack((x1, x2), 2)
tensor([[[-0.3499, -0.4678],
     [-0.6124, -1.1430],
     [ 1.4332, -0.5279]],

    [[ 0.1516, -0.4917],
     [-1.5439, -0.6504],
     [-0.1758, 2.2512]]])

把相同形状的张量合并，并根据提供的维度序列在相应位置插入维度，方法会根据位置来排列数据。代码中，根据第 0 维和第 1 维来进行合并时，虽然合并后的张量维度和尺寸相等，但是数据的位置并不是相同的。

拆分张量：torch.split()、torch.chunk()

• torch.split(tensor, split_size, dim=0)
  

将输入张量分割成相等形状的 chunks（如果可分）。 如果沿指定维的张量形状大小不能被 split_size 整分， 则最后一个分块会小于其它分块。

举个例子：

>>> x = torch.randn(3, 10, 6)
>>> a, b, c = x.split(1, 0) # 在 0 维进行间隔维 1 的拆分
>>> a.size(), b.size(), c.size()
(torch.Size([1, 10, 6]), torch.Size([1, 10, 6]), torch.Size([1, 10, 6]))
>>> d, e = x.split(2, 0) # 在 0 维进行间隔维 2 的拆分
>>> d.size(), e.size()
(torch.Size([2, 10, 6]), torch.Size([1, 10, 6]))

把张量在 0 维度上以间隔 1 来拆分时，其中 x 在 0 维度上的尺寸为 3，就可以分成 3 份。

把张量在 0 维度上以间隔 2 来拆分时，只能分成 2 份，且只能把前面部分先以间隔 2 来拆分，后面不足 2 的部分就直接作为一个分块。

• torch.chunk(tensor, chunks, dim=0)

在给定维度(轴)上将输入张量进行分块儿

直接用上面的数据来举个例子：

>>> l, m, n = x.chunk(3, 0) # 在 0 维上拆分成 3 份
>>> l.size(), m.size(), n.size()
(torch.Size([1, 10, 6]), torch.Size([1, 10, 6]), torch.Size([1, 10, 6]))
>>> u, v = x.chunk(2, 0) # 在 0 维上拆分成 2 份
>>> u.size(), v.size()
(torch.Size([2, 10, 6]), torch.Size([1, 10, 6]))

把张量在 0 维度上拆分成 3 部分时，因为尺寸正好为 3，所以每个分块的间隔相等，都为 1。

把张量在 0 维度上拆分成 2 部分时，无法平均分配，以上面的结果来看，可以看成是，用 0 维度的尺寸除以需要拆分的份数，把余数作为最后一个分块的间隔大小，再把前面的分块以相同的间隔拆分。

在某一维度上拆分的份数不能比这一维度的尺寸大

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