Theano（3）：Theano【数据类型】与【代码初尝试】

本文介绍了Theano的基本数据类型，包括不同位宽的整型、浮点型和复数型，并强调用户需选择32位或64位。通过示例展示了如何进行加法操作，定义dscalar变量并使用pp函数打印计算过程。Theano的tensor模块专注于张量运算，而function模块中的scan用于处理数据和循环计算。在Theano中，运算涉及符号变量的定义和函数的延迟执行，所有计算需先定义为符号表达式，然后通过function进行编译和执行。

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http://deeplearning.net/software/theano/tutorial/adding.html

常见的数据类型：

byte: bscalar, bvector, bmatrix, brow, bcol, btensor3, btensor4
16-bit integers: wscalar, wvector, wmatrix, wrow, wcol, wtensor3, wtensor4
32-bit integers: iscalar, ivector, imatrix, irow, icol, itensor3, itensor4
64-bit integers: lscalar, lvector, lmatrix, lrow, lcol, ltensor3, ltensor4
float: fscalar, fvector, fmatrix, frow, fcol, ftensor3, ftensor4
double: dscalar, dvector, dmatrix, drow, dcol, dtensor3, dtensor4
complex: cscalar, cvector, cmatrix, crow, ccol, ctensor3, ctensor4

a guide to all types compatible with NumPy arrays may be found here: tensor creation .

注意：You, the user—not the system architecture—have to choose whether your program will use 32- or 64-bit integers (i prefix vs. the l prefix) and floats (f prefix vs. the d prefix).

add两个dscalar：

定义两个dscalar变量：

>>> import numpy
>>> import theano.tensor as T
>>> from theano import function
>>> x = T.dscalar('x')
>>> y = T.dscalar('y')

定义另一个表示x+y的和的变量：

>>> z = x + y

可以使用 pp function to pretty-print out the computation associated to z：

 
  >>> from theano import pp
>>> print(pp(z))
(x + y) 
 

定义一个以x、y为输入变量以z为输出变量的函数：

>>> f = function([x, y], z)

function第一个参数为输入，第二个参数为输出： The first argument to function is a list of Variables that will be provided as inputs to the function. The second argument is a single Variable or a list of Variables. For either case, the second argument is what we want to see as output when we apply the function. f may then be used like a normal Python function.

调用定义的函数，进行加法运算：

>>> a=f(2, 3)
array(5.0)

回顾整个代码：

>>> import numpy
>>> import theano.tensor as T
>>> from theano import function
>>> x = T.dscalar('x')
>>> y = T.dscalar('y')
>>> z = x + y
>>> f = function([x, y], z)

theano中tensor下的内容，以张量处理为主，操作对象是符号变量。比如，T.grad处理的是一个代数式，得到的也是一个代数式。

theano目录下的function，scan处理的是数据，如function定义了输入数据，输出数据，运算公式。scan可以看做对做循环计算的function函数。

最后，总结代码风格：

由于是符号运算，所以不会出现我们常见的x=2，y=3这样的直接赋值，以及z=2+3这样的直接运算；必须：

【首先】将想要运算的quantity 定义成对应的符号（symbol，或者称variable），x=T.dscalar('x')

【其次】将在这些quantity上进行的运算同样定义成相应的符号，z=x+y

【最后】通过定义function，将结果变量（符号）和需要运算的变量（符号）关联起来，f=function([x,y], z)

【最最后】调用定义的function，将实际的数值传递进去，进行相应运算，a=f(2,3)

讲到function，再提一点关于【延迟执行】的做法：If you are following along and typing into an interpreter, you may have noticed that there was a slight delay in executing the function instruction. Behind the scene, f was being compiled into C code.