PyTorch——Tensors

Tensors是一种特殊的数据结构,类似于数组和矩阵。在PyTorch中我们使用Tensors对模型以及模型参数的输入和输出进行编码。 Tensors类似于NumPy中的ndarrys,除了类似ndarrys之外,Tensors还可以运行加速在在GPU或其他硬件上。实际上,Tensors和NumPy的数组可以共享底层的内存,消除了复制数据的操作。Tensors也对自动分化的操作进行了优化。

import torch
import numpy as np

初始化Tensor

Tensors有很多方式进行初始化。

通过数据
data = [[1, 2],[3, 4]]
print(data)
x_data = torch.tensor(data)
print(x_data)

out:
[[1, 2], [3, 4]]
tensor([[1, 2],
        [3, 4]])
通过NumPy数组

Tensors可以通过NumPy数组创建

np_array = np.array(data)
print(np_array)
x_np = torch.from_numpy(np_array)
print(x_np)

out:
[[1 2]
 [3 4]]
tensor([[1, 2],
        [3, 4]], dtype=torch.int32)
随机或者是通过常量初始化

元组的尺寸通过tensor输出。

shape = (2,3,)
rand_tensor = torch.rand(shape)
ones_tensor = torch.ones(shape)
zeros_tensors = torch.zeros(shape)

print(f"Random Tensor: \n {rand_tensor} \n")
print(f"Ones Tensor: \n {ones_tensor} \n")
print(f"Zeros Tensor: \n {zeros_tensors} \n")

out:
Random Tensor: 
 tensor([[0.8378, 0.9185, 0.5126],
        [0.1094, 0.2860, 0.5684]]) 

Ones Tensor: 
 tensor([[1., 1., 1.],
        [1., 1., 1.]]) 

Zeros Tensor: 
 tensor([[0., 0., 0.],
        [0., 0., 0.]]) 

Tensor的属性

tensor的属性描述了它的形状、数据类型和它所运行在的硬件环境。

tensor = torch.rand(3, 4)
print(f"Shape of tensor: {tensor.shape}")
print(f"Datatype of tensor: {tensor.dtype}")
print(f"Device tensor is stored on: {tensor.device}")

out:
Shape of tensor: torch.Size([3, 4])
Datatype of tensor: torch.float32
Device tensor is stored on: cpu

Tensors的业务操作

tensor有100多种业务操作,包括算法、线性代数、矩阵运算、抽样等,更多详细的操作可以通过https://pytorch.org/docs/stable/torch.html 同样的这些业务操作可以在GPU上运行,当然啦,需要配置环境,现在我就用cpu啦,后面的学习如果非得换成gpu,就换吧! tensor默认是创建在cpu上的,如果已配置gpu的环境,用下边的代码修改。

if torch.cuda.is_available():
    tensor = tensor.to('cuda')

接下来就进行一些tensor对列表的操作吧,如果你熟悉NumPy,那么你就会发现,贼简单!

索引和切片
tensor = torch.ones(4, 4)
print("Original:", tensor)
print("First row:", tensor[0])
print("First column:", tensor[:, 0])
print("Last colum:", tensor[..., -1])
tensor[:, 1] = 0
print(tensor)

out:
Original: tensor([[1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.]])
First row: tensor([1., 1., 1., 1.])
First column: tensor([1., 1., 1., 1.])
Last colum: tensor([1., 1., 1., 1.])
tensor([[1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1.]])
合并tensors

可以通过torch.cat连接tensors,但需要注意维度,也可以用torch.stack合并tensors,不过可能有一点微妙的区别。

t1 = torch.cat([tensor, tensor, tensor], dim=1)
print(t1)

out:
tensor([[1., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 1., 1., 0., 1., 1.]])
运算
#矩阵乘法运算,y1,y2,y3有相同的结果
print(tensor)
y1 = tensor @ tensor.T #@用来进行矩阵相乘,.T矩阵转置
y2 = tensor.matmul(tensor.T)
y3 = torch.rand_like(tensor)
torch.matmul(tensor, tensor.T, out=y3)
print(y1)
print(y2)
print(y3)

out:
        [1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1.]])
tensor([[3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.]])
tensor([[3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.]])
tensor([[3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.],
        [3., 3., 3., 3.]])
单元素tensors

如果有一个单元素的tensor,可以通过item转换成Python的数值类型。

agg = tensor.sum()#求和
agg_item = agg.item()
print(agg, agg_item, type(agg_item))

out:
tensor(12.) 12.0 <class 'float'>
原位操作(即不允许使用临时变量)

函数表示通过 _ 后缀,例如,x.copy_(),x.t_(),改变x的值。

print(tensor,"\n")
tensor.add_(5)
print(tensor)

out:
tensor([[1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1.],
        [1., 0., 1., 1.]]) 

tensor([[6., 5., 6., 6.],
        [6., 5., 6., 6.],
        [6., 5., 6., 6.],
        [6., 5., 6., 6.]])

桥接NumPy

cpu和Numpy数组上的tensors可以共享底层内存,改变其中一个同时会改变另一个。

Tensor转NumPy数组
t = torch.ones(5)
print(f"t: {t}")
n = t.numpy()
print(f"n: {n}")

out:
t: tensor([1., 1., 1., 1., 1.])
n: [1. 1. 1. 1. 1.]

修改tensor同时NumPy数组也会改变。

t.add_(1)
print(f"t: {t}")
print(f"n: {n}")

out:
t: tensor([2., 2., 2., 2., 2.])
n: [2. 2. 2. 2. 2.]
NumPy数组转Tensor
n = np.ones(5)
t = torch.from_numpy(n)
print(f"n: {n}")
print(f"t: {t}")
np.add(n, 1, out=n)
print(f"n: {n}")
print(f"t: {t}")

out:
n: [1. 1. 1. 1. 1.]
t: tensor([1., 1., 1., 1., 1.], dtype=torch.float64)
n: [2. 2. 2. 2. 2.]
t: tensor([2., 2., 2., 2., 2.], dtype=torch.float64)
[编辑本段]Turbo C2.0    介绍      Turbo C2.0不仅是一个快捷、高效的编译程序,同时还有一个易学、易用的集成开发环境。使用Turbo C2.0无需独立地编辑、编译和连接程序,就能建立并运行C语言程序。因为这些功能都组合在Turbo 2.0的集成开发环境内,并且可以通过一个简单的主屏幕使用这些功能。    基本配置要求   Turbo C 2.0可运行于IBM-PC系列微机,包括XT,AT及IBM 兼容机。此时要求DOS2.0或更高版本支持,并至少需要448K的RAM,可在任何彩、单色80列监视器上运行。支持数学协处理器芯片,也可进行浮点仿真,这将加快程序的执行。 [编辑本段]Turbo C 2.0的主要文件的简单介绍   INSTALL.EXE 安装程序文件   TC.EXE 集成编译   TCINST.EXE 集成开发环境的配置设置程序   TCHELP.TCH 帮助文件   THELP.COM 读取TCHELP.TCH的驻留程序README 关于Turbo C的信息文件   TCCONFIG.EXE 配置文件转换程序MAKE.EXE   项目管理工具TCC.EXE   命令行编译TLINK.EXE   Turbo C系列连接器TLIB.EXE   Turbo C系列库管理工具C0?.OBJ 不   同模式启动代码C?.LIB   不同模式运行库GRAPHICS.LIB   图形库EMU.LIB   8087仿真库FP87.LIB 8087库   *.H Turbo C头文件   *.BGI 不同显示器图形驱动程序   *.C Turbo C例行程序(源文件)   其中:上面的?分别为:T Tiny(微型模式)S Small(小模式)C Compact(紧凑模式)M Medium(中型模式)L Large(大模式)H Huge(巨大模式)    Turbo C++ 3.0   “Turbo C++ 3.0”软件是Borland公司在1992年推出的强大的——C语言程序设计与C++面向对象程序设计 的集成开发工具。它只需要修改一个设置选项,就能够在同一个IDE集成开发环境下设计和编译以标准 C 和 C++ 语法设计的程序文件。 [编辑本段]C 语言   C语言起始于1968年发表的CPL语言,它的许多重要思想都来自于Martin Richards在1969年研制的BCPL语言,以及以BCPL语言为基础的与Ken Thompson在1970年研制的B语言。Ken Thompson用B语言写了第一个UNIX操作系统。M.M.Ritchie1972年在B语言的基础上研制了C语言,并用C语言写成了第一个在PDP-11计算机上研制的UNIX操作系统。1977年出现了独立于极其的C语言编译文本《看移植C语言编译程序》,从而大大简化了把C语言编译程序移植到新环境中所做的工作,这本身也就使UNIX的日益广泛使用,C语言也迅速得到推广。   1983年美国国家标准化协会(ANSI)根据C语言问世以来的各种版本,对C语言的发展和扩充制定了新的标准,成为ANSI C。1987年ANSI又公布了新标准————87ANSI C。   目前在微型计算机上使用的有Microsoft C、Quick C、Turbo C等多种版本。这些不同的C语言版本,基本部分是相同的,但是在有关规定上有略有差异。   C 语言发展如此迅速, 而且成为最受欢迎的语言之一, 主要因为它具有强大的功能。许多著名的系统软件, 如DBASE Ⅲ PLUS、DBASE Ⅳ 都是由C 语言编写的。用C 语言加上一些汇编语言子程序, 就更能显示C 语言的优势了,象PC- DOS ,WORDSTAR等就是用这种方法编写的。归纳起来C 语言具有下列特点:   1. C是中级语言   它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C 语言可以象汇编语言一样对位、字节和地址进行操作, 而这三者是计算机最基本的工作单元。   2. C是结构式语言   结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化, 即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰, 便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的, 这些函数可方便的调用, 并具有多种循环、条件语句控制程序流向, 从而使程序完全结构化。   3. C语言功能齐全   C 语言具有各种各样的数据类型, 并引入了指针概念, 可使程序效率更高。另外C 语言也具有强大的图形功能, 支持多种显示器和驱动器。而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大, 可以实现决策目的。   4. C语言适用范围大   C 语言还有一个突出的优点就是适合于多种操作系统, 如DOS、UNIX,也适用于多种机型。   C语言的优点很多,但是也存在一些缺点,如运算优先级太多,运算能力方面不像其它高级语言那样强,语法定义不严格等。但是这些都不能阻止C语言成为一门广受欢迎的计算机编程语言
Turbo C2.0 介绍   Turbo C2.0不仅是一个快捷、高效的编译程序,同时还有一个易学、易用的集成开发环境。使用Turbo C2.0无需独立地编辑、编译和连接程序,就能建立并运行C语言程序。因为这些功能都组合在Turbo 2.0的集成开发环境内,并且可以通过一个简单的主屏幕使用这些功能。 基本配置要求   Turbo C 2.0可运行于IBM-PC系列微机,包括XT,AT及IBM 兼容机。此时要求DOS2.0或更高版本支持,并至少需要448K的RAM,可在任何彩、单色80列监视器上运行。支持数学协处理器芯片,也可进行浮点仿真,这将加快程序的执行。 主要文件的简单介绍   INSTALL.EXE 安装程序文件   TC.EXE 集成编译   TCINST.EXE 集成开发环境的配置设置程序   TCHELP.TCH 帮助文件   THELP.COM 读取TCHELP.TCH的驻留程序README 关于Turbo C的信息文件   TCCONFIG.EXE 配置文件转换程序MAKE.EXE   项目管理工具TCC.EXE   命令行编译TLINK.EXE   Turbo C系列连接器TLIB.EXE   Turbo C系列库管理工具C0?.OBJ 不   同模式启动代码C?.LIB   不同模式运行库GRAPHICS.LIB   图形库EMU.LIB   8087仿真库FP87.LIB 8087库   *.H Turbo C头文件   *.BGI 不同显示器图形驱动程序   *.C Turbo C例行程序(源文件)   其中:上面的?分别为:T Tiny(微型模式)S Small(小模式)C Compact(紧凑模式)M Medium(中型模式)L Large(大模式)H Huge(巨大模式)
### 回答1: 在 TURBO C 2.0 中,您可以使用 biosdisk() 函数来格式化软盘。 下面是一段代码示例: ``` #include <stdio.h> #include <dos.h> int main() { // 定义扇区的大小 unsigned int sector_size[3] = {512, 512, 1024}; // 定义填充字节 unsigned char fill_char[3] = {0xF6, 0xF6, 0x48}; // 格式化磁道 700 的前三个扇区 for (int i = 0; i < 3; i++) { int result = biosdisk(2, 0, 70, 0, i + 1, 1, sector_size[i], fill_char[i]); if (result != 0) { printf("格式化扇区 %d 失败,返回码: %d\n", i + 1, result); } } return 0; } ``` 请注意,在使用 biosdisk() 函数之前,需要包含 dos.h 头文件。 希望这能帮到您! ### 回答2使用TURBO C 2.0语言,可以通过以下代码格式化软盘的70磁道0面,并分别格式化3个扇区,大小分别为512字节、512字节和1024字节。其中,前两个扇区使用F6填充,第三个扇区使用48填充。 ```c #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<dos.h> void formatFloppyDisk(){ union REGS regs; regs.h.ah = 0x0;// To format a floppy disk, we set AH=0 regs.h.dl = 0;// Drive number (0=A, 1=B, etc.) regs.x.cx = 0;// Track number to format regs.h.dh = 0;// Head number regs.h.al = 0;// Sector size (0=default, 1=512 bytes, 2=1024 bytes, 3=2048 bytes etc.) int FILL_BYTE = 0;// The byte value to fill the sectors with during formatting int NUM_SECTORS = 3;// Number of sectors to format // To format 70th track 0th head regs.x.ax = 0x1301; // 0x13 = Reset disk system, 01H = Reset only specified drive int86(0x13, &regs, &regs); // BIOS interrupt to reset disk system for (int i=0; i<NUM_SECTORS; i++){ regs.x.ax = 0x3101; // 0x31 = Write Format, 01H = Format only current track regs.x.bx = 0x0001; // 0x00 = Drive A:, 01H = Head 1, 0 = Generate ID Field depending on the disk in the drive 1 = Keep the ID Field all zeros regs.x.cx = 0x0170; // Track number=70(0-79 range) regs.h.dh = 0x00; // Head number=0 or 1 regs.h.al = 0x02; // Control byte=always zero regs.x.dx = i+1; // Sector number starting from 1 regs.x.si = 0x0000; // segment and offset of read/write buffer regs.x.di = 0x0000; // segment and offset of result if(i == 2){ FILL_BYTE = 0x48; // Fill the third sector with 48 regs.x.ax = 0x3102; // 0x31 = Write Format, 02H = Format sequential tracks immediately following the one being formatted }else{ FILL_BYTE = 0xF6; // Fill the first two sectors with F6 } regs.h.ah = FILL_BYTE; // Fill the sector with specified byte int86(0x13, &regs, &regs); // BIOS interrupt to format the specified sector } } int main(){ formatFloppyDisk(); return 0; } ``` 上述代码使用了INT 0x13,即BIOS中断服务例程,来执行软盘格式化操作。通过设置寄存器的不同参数,可以指定要格式化的磁道、面、扇区大小和填充字节。在这个例子中,我们格式化了软盘70磁道0面的3个扇区,前两个扇区使用F6填充,第三个扇区使用48填充。
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