1 排序¶
1.1 sort：返回逆序排序后的Tensor¶
In [3]:
import tensorflow as tf
In [4]:
a = tf.random.shuffle(tf.range(6))
In [5]:
a
Out[5]:
<tf.Tensor: id=4, shape=(6,), dtype=int32, numpy=array([3, 1, 5, 2, 0, 4])>
In [6]:
tf.sort(a) # 默认是顺序排列
Out[6]:
<tf.Tensor: id=17, shape=(6,), dtype=int32, numpy=array([0, 1, 2, 3, 4, 5])>
In [7]:
tf.sort(a, direction='ASCENDING') # 默认顺序排列
Out[7]:
<tf.Tensor: id=30, shape=(6,), dtype=int32, numpy=array([0, 1, 2, 3, 4, 5])>
In [8]:
tf.sort(a, direction='DESCENDING') # 指定逆序排列
Out[8]:
<tf.Tensor: id=40, shape=(6,), dtype=int32, numpy=array([5, 4, 3, 2, 1, 0])>
也对多维Tensor排序，当对多维Tensor进行排序时，可以通过axis参数指定需要排序的维度，默认axis默认值为-1，也就是对最后一维进行排序。
In [9]:
b = tf.random.uniform([3, 3], minval=1, maxval=10,dtype=tf.int32)
In [10]:
b
Out[10]:
<tf.Tensor: id=46, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[1, 2, 1],
[9, 6, 3],
[6, 4, 1]])>In [11]:
tf.sort(b)
Out[11]:
<tf.Tensor: id=59, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[1, 1, 2],
[3, 6, 9],
[1, 4, 6]])>In [13]:
tf.sort(b,axis=0) # 通过axis参数指定第一维度，也就是列进行排序
Out[13]:
<tf.Tensor: id=91, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[1, 2, 1],
[6, 4, 1],
[9, 6, 3]])>1.2 argsort：返回排序后的索引¶
In [13]:
a
Out[13]:
<tf.Tensor: id=4, shape=(6,), dtype=int32, numpy=array([1, 3, 2, 4, 5, 0])>
In [16]:
tf.argsort(a, direction='ASCENDING') # 返回排序之后的索引组成的Tensor, 默认是顺序排列
Out[16]:
<tf.Tensor: id=125, shape=(6,), dtype=int32, numpy=array([5, 0, 2, 1, 3, 4])>
In [17]:
tf.argsort(a, direction='DESCENDING') # n逆序排列
Out[17]:
<tf.Tensor: id=136, shape=(6,), dtype=int32, numpy=array([4, 3, 1, 2, 0, 5])>
可以通过axis参数指定需要排序的维度，默认获取-1维度排序后索引：
In [14]:
b
Out[14]:
<tf.Tensor: id=46, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[1, 2, 1],
[9, 6, 3],
[6, 4, 1]])>In [17]:
tf.argsort(b) # 默认对最后一维度排序，也就是以行为单位排序
Out[17]:
<tf.Tensor: id=134, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[0, 2, 1],
[2, 1, 0],
[2, 1, 0]])>In [18]:
tf.argsort(b,axis=0) # 指定第一维度进行排序，也就是以列为单位进行排序
Out[18]:
<tf.Tensor: id=149, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[0, 0, 0],
[2, 2, 2],
[1, 1, 1]])>返回的张量中，每一个元素表示b中原来元素在该行中的索引。
1.3 top_k：返回逆序排序后的前$k$个元素组成的Tensor¶
sort()方法和argsort()方法都是对给定Tensor的所有元素进行排序，在某些情况下如果我们只是要获取排序的前几个元素，这时候使用sort()或argsort()方法就有些浪费时间了，这时候可以使用top_k()方法。top_k()方法可以指定获取前k个元素。
注意：top_k()方法在tf.math模块中。
In [19]:
a
Out[19]:
<tf.Tensor: id=4, shape=(6,), dtype=int32, numpy=array([3, 1, 5, 2, 0, 4])>
In [20]:
top_2 = tf.math.top_k(a, 2) # 获取排序后前两位
In [21]:
top_2
Out[21]:
TopKV2(values=<tf.Tensor: id=153, shape=(2,), dtype=int32, numpy=array([5, 4])>, indices=<tf.Tensor: id=154, shape=(2,), dtype=int32, numpy=array([2, 5])>)
从上述输出可以看到，top_k()方法返回的是一个TopKV2类型对象，内部包含两部分数据：第一部分是排序后的真实数据[5, 4]，可以通过TopKV2对象的values属性获取；第二部分是排序后数据所在原Tensor中的索引[2, 5]，可以通过TopKV2对象的indices获取。
In [22]:
top_2.values
Out[22]:
<tf.Tensor: id=153, shape=(2,), dtype=int32, numpy=array([5, 4])>
In [23]:
top_2.indices
Out[23]:
<tf.Tensor: id=154, shape=(2,), dtype=int32, numpy=array([2, 5])>
对于高维Tensor也是一样的:
In [37]:
b
Out[37]:
<tf.Tensor: id=152, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[7, 9, 7],
[4, 3, 1],
[1, 1, 6]])>In [39]:
tf.math.top_k(b, 2)
Out[39]:
TopKV2(values=<tf.Tensor: id=211, shape=(3, 2), dtype=int32, numpy=
array([[9, 7],
[4, 3],
[6, 1]])>, indices=<tf.Tensor: id=212, shape=(3, 2), dtype=int32, numpy=
array([[1, 0],
[0, 1],
[2, 0]])>)注意：top_k()方法只能对最后一维度进行排序。
2 最小值、最大值、平均值¶
2.1 reduce_min、reduce_max、reduce_mean¶
（1）reduce_min()：求最小值
In [24]:
a = tf.random.uniform([3, 3], minval=1, maxval=10, dtype=tf.int32)
In [28]:
a
Out[28]:
<tf.Tensor: id=162, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[4, 9, 5],
[8, 6, 1],
[8, 7, 1]])>不指定维度时，获取整个Tensor的最小值：
In [29]:
tf.reduce_min(a) # 最小值
Out[29]:
<tf.Tensor: id=169, shape=(), dtype=int32, numpy=1>
通过axis参数可以对指定维度求最小值：
In [30]:
tf.reduce_min(a, axis=0) # 求指定维度的最小值
Out[30]:
<tf.Tensor: id=172, shape=(3,), dtype=int32, numpy=array([4, 6, 1])>
（2）reduce_max():求最大值
In [31]:
tf.reduce_max(a) # 最大值
Out[31]:
<tf.Tensor: id=175, shape=(), dtype=int32, numpy=9>
In [36]:
tf.reduce_max(a, axis=-1) # 求最后一维度的最大值
Out[36]:
<tf.Tensor: id=190, shape=(3,), dtype=int32, numpy=array([9, 8, 8])>
（3）reduce_mean():求平均值
不指定维度时，求整个Tensor所有元素的平均值：
In [44]:
tf.reduce_mean(a) # 整个Tensor所有元素的平均值
Out[44]:
<tf.Tensor: id=227, shape=(), dtype=int32, numpy=4>
In [38]:
tf.reduce_mean(a, axis=0) # 求第一维度（行）均值
Out[38]:
<tf.Tensor: id=196, shape=(3,), dtype=int32, numpy=array([6, 7, 2])>
在上面求均值的例子中，因为Tensor的dtype为int32，所以求出来的均值也是int32，而不是浮点型。如果需要求浮点型的均值，就需要将a的类型先转换为float32：
In [39]:
tf.reduce_mean(tf.cast(a, tf.float32), axis=0)
Out[39]:
<tf.Tensor: id=200, shape=(3,), dtype=float32, numpy=array([6.6666665, 7.3333335, 2.3333333], dtype=float32)>
2.2 argmin()、argmax()¶
argmin()、argmax()返回最大值最小值的索引组成的Tensor。
（1）argmin():求最小值索引
In [40]:
a = tf.random.uniform([3,3],minval=1, maxval=10, dtype=tf.int32)
In [41]:
a
Out[41]:
<tf.Tensor: id=205, shape=(3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[5, 6, 1],
[3, 7, 2],
[7, 1, 6]])>In [42]:
b = tf.random.uniform([3,3,3],minval=1, maxval=10, dtype=tf.int32)
In [43]:
b
Out[43]:
<tf.Tensor: id=210, shape=(3, 3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[[5, 4, 7],
[4, 3, 9],
[5, 3, 6]],
[[9, 5, 3],
[3, 2, 7],
[5, 6, 1]],
[[9, 9, 5],
[5, 4, 4],
[7, 1, 1]]])>In [44]:
tf.argmin(a) # 默认是第0维度
Out[44]:
<tf.Tensor: id=213, shape=(3,), dtype=int64, numpy=array([1, 2, 0], dtype=int64)>
In [45]:
tf.argmin(b)
Out[45]:
<tf.Tensor: id=216, shape=(3, 3), dtype=int64, numpy=
array([[0, 0, 1],
[1, 1, 2],
[0, 2, 1]], dtype=int64)>对于shape为（3, 3）的Tensor，argmin(a)返回的是shape为（3,）的Tensor，因为没有指定比较的维度，默认比较的是第0维度的元素，也就是每一列数据；对于shape为（3，3,3）的Tensor，argmin(a)返回的是shape为（3,3）的Tensor，默认比较的是第0维度的元素，也就是每一块对应位置的元素，例如第一块的5、第二块的9、第三块的9比较，第一块的5最小，索引为0，所以返回的Tensor中第一个元素是0。
注意：argmin()方法在没有指定维度时，默认返回的是第0维度最小值的索引，这与reducemin()方法不同，reducemin()方法在没有指定维度是是返回整个Tensor中所有元素中的最小值。
（2）argmax():求最大值索引
In [46]:
a = tf.random.uniform([3,3,3],minval=1, maxval=10, dtype=tf.int32)
In [47]:
a
Out[47]:
<tf.Tensor: id=221, shape=(3, 3, 3), dtype=int32, numpy=
array([[[1, 2, 7],
[9, 3, 3],
[5, 4, 8]],
[[8, 5, 1],
[2, 6, 5],
[2, 1, 2]],
[[8, 9, 7],
[3, 3, 9],
[7, 7, 2]]])>In [51]:
tf.argmax(a, axis=0) # 第一维度，也就是每一块
Out[51]:
<tf.Tensor: id=233, shape=(3, 3), dtype=int64, numpy=
array([[1, 2, 0],
[0, 1, 2],
[2, 2, 0]], dtype=int64)>In [52]:
tf.argmax(a, axis=2) # 第三维度，也就是每一行
Out[52]:
<tf.Tensor: id=236, shape=(3, 3), dtype=int64, numpy=
array([[2, 0, 2],
[0, 1, 0],
[1, 2, 0]], dtype=int64)>