Pytorch笔记：DataLoader，Dataset和Sampler

简介：

在 PyTorch 中，我们的数据集往往会用一个类去表示，在训练时用 Dataloader 产生一个 batch 的数据。简单说，用一个类 抽象地表示数据集，而 Dataloader 作为迭代器，每次产生一个 batch 大小的数据，节省内存。
Dataset用于存放、处理图片和相应的标签。
Dataloader则是决定了我们以怎样的采样策略，每次输送多少张图片和标签到网络中进行学习。先通过sampler拿到图片和标签的索引【可能一个也可能是一个batch】，然后再通过索引从Dataset中拿到图片和对应的标签。
几者间的关系如下：

pytorch中加载数据的顺序是：
①创建一个dataset对象
②创建一个dataloader对象
③循环dataloader对象，将data,label拿到模型中去训练

Dataset

torch.utils.data.Dataset是一个抽象类，是Pytorch中图像数据集中最为重要的一个类，也是Pytorch中所有数据集加载类中应该继承的父类。
作用：保存数据集的图片和相应的标签，通过索引能够完成图片的加载以及预处理、标签的加载以及预处理。Datasets是后续构建Dataloader工具函数的实例参数之一。
在Dataset可以自己定义图片和标签的加载方式【针对不同的标签格式书写不同的加载方式】，各种预处理操作
用户想要加载自定义的数据只需要继承这个类，并且覆写其中的几个方法即可：
①__init__：传入数据，初始化信息
②__len__：返回整个数据集的大小
③__getitem__:返回一条训练数据【使用dataset[i]返回数据集中第i个样本】。根据传入的下标返回label和transform之后的图片并将其转换成tensor

注意：方法2-3必须重写，不覆写这两个方法会直接返回错误

class FirstDataset(data.Dataset):#需要继承data.Dataset
    def __init__(self):
        # TODO
        # 1. 初始化文件路径或文件名列表。
        #也就是在这个模块里，我们所做的工作就是初始化该类的一些基本参数。
        pass
    def __getitem__(self, index):
        # TODO
        ＃1。从文件中读取一个数据
         ＃2。预处理数据（例如torchvision.Transform）。
         ＃3。返回数据对（例如图像和标签）。
        #这里需要注意的是，read one data，是一个data
        pass
    def __len__(self):
        # 您应该将0更改为数据集的总大小

实例讲解

#导入相关模块
from torch.utils.data import DataLoader,Dataset
from skimage import io,transform
import matplotlib.pyplot as plt
import os
import torch
from torchvision import transforms
import numpy as np

class AnimalData(Dataset): #继承Dataset
    def __init__(self, root_dir, transform=None): #__init__是初始化该类的一些基础参数
        self.root_dir = root_dir   #文件目录
        self.transform = transform #变换
        self.images = os.listdir(self.root_dir)#目录里的所有文件
    
    def __len__(self):#返回整个数据集的大小
        return len(self.images)
    
    def __getitem__(self,index):#根据索引index返回dataset[index]
        image_index = self.images[index]#根据索引index获取该图片
        img_path = os.path.join(self.root_dir, image_index)#获取索引为index的图片的路径名
        img = io.imread(img_path)# 读取该图片
        label = img_path.split('\\')[-1].split('.')[0]# 根据该图片的路径名获取该图片的label，具体根据路径名进行分割。我这里是"E:\\Python Project\\Pytorch\\dogs-vs-cats\\train\\cat.0.jpg"，所以先用"\\"分割，选取最后一个为['cat.0.jpg']，然后使用"."分割，选取[cat]作为该图片的标签
        #label的解析方式多样
        sample = {
   
   'image':img,'label':label}#根据图片和标签创建字典
        
        if self.transform:
            sample = self.transform(sample)#对样本进行变换
        return sample #返回该样本

设置好数据类之后，我们就可以将其用torch.utils.data.DataLoader加载，并访问它

if __name__=='__main__':
    data = AnimalData('E:/Python Project/PyTorch/dogs-vs-cats/train',transform=None)#初始化类，设置数据集所在路径以及变换
    dataloader = DataLoader(data,batch_size=128,shuffle=True