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神经网络搭建小实战&Sequential的使用

1. 搭建网络

所要搭建的网络结构（利用数据集CIFAR10）

from torch import nn
from torch.nn import Conv2d, MaxPool2d, Flatten, Linearclass Test(nn.Module):def __init__(self):super(Test, self).__init__()self.conv1 = Conv2d(3,32,5, padding=2, stride=1)self.pool1 = MaxPool2d(2)self.conv2 = Conv2d(32,32,5, padding=2, stride=1)self.pool2 = MaxPool2d(2)self.conv3 = Conv2d(32,64,5, padding=2, stride=1)self.pool3 = MaxPool2d(2)self.flatten = Flatten()self.linear1 = Linear(1024,64)self.linear2 = Linear(64,10)def forward(self, x):x = self.conv1(x)x = self.pool1(x)x = self.conv2(x)x = self.pool2(x)x = self.conv3(x)x = self.pool3(x)x = self.flatten(x)x = self.linear1(x)x = self.linear2(x)return xtest = Test()print(test)

运行结果为

2. 检查网络的正确性

我们创建一个模拟输入张量，将其传入名为test的模型，来验证模型的输入输出格式是否符合预期，是模型开发和调试中的常见操作

# 检测网络结构
input = torch.ones((64,3,32,32))
output = test(input)
print(output.shape)

其中

input = torch.ones((64,3,32,32))

• torch.ones()：创建一个全为 1 的张量
• (64, 3, 32, 32)：指定张量的形状（shape），各维度含义：
• 64：批量大小（Batch Size），即一次处理 64 张图像
• 3：通道数（Channels），对应 RGB 三通道彩色图像
• 32x32：图像的高度和宽度（Height & Width），单位为像素
• 数据类型：默认是torch.float32
  用途：模拟 64 张 32×32 像素的彩色图像输入

运行结果为

此时如果修改网络结构


则会报错，进一步验证了我们搭建的网络的正确性

3. Sequential的使用

在PyTorch中，torch.nn.Sequential 是一个非常有用的顺序容器，用于按顺序组合一系列神经网络模块，方便构建神经网络模型。以下是对其用法的详细讲解：

nn.Sequential 可以将多个神经网络层（如卷积层 Conv2d、全连接层 Linear、激活函数层 ReLU 等）按顺序封装起来，形成一个新的模块。在正向传播时，输入数据会按照添加层的顺序依次通过这些层。

3.1 两种常见使用方式

3.1.1 直接传入模块

通过在构造函数中直接传入一系列模块来创建 Sequential 容器，示例如下：

import torch
from torch import nn# 创建一个包含卷积层、ReLU激活函数层、再一个卷积层、ReLU激活函数层的Sequential模型
model = nn.Sequential(nn.Conv2d(1, 20, 5),  # 输入通道为1，输出通道为20，卷积核大小为5nn.ReLU(),  # ReLU激活函数nn.Conv2d(20, 64, 5),  # 输入通道为20，输出通道为64，卷积核大小为5nn.ReLU()  # ReLU激活函数
)

这里，输入数据首先会进入第一个 Conv2d 层进行卷积操作，然后经过 ReLU 激活函数处理，接着进入第二个 Conv2d 层，最后再经过一次 ReLU 激活函数处理，得到最终输出。

3.1.2. 使用OrderedDict传入模块

当需要为每个模块指定名称时，可以使用 OrderedDict 来传入模块，示例如下：

from collections import OrderedDictmodel = nn.Sequential(OrderedDict([('conv1', nn.Conv2d(1, 20, 5)),  # 模块名称为'conv1'('relu1', nn.ReLU()),  # 模块名称为'relu1'('conv2', nn.Conv2d(20, 64, 5)),  # 模块名称为'conv2'('relu2', nn.ReLU())  # 模块名称为'relu2'
]))

这种方式的好处是可以方便地通过名称来访问和操作特定的模块，比如后续可能需要获取某一层的权重、修改某一层的参数等。

应用场景

• 快速搭建简单模型：对于一些结构相对简单、层与层之间按顺序连接的神经网络，如小型的卷积神经网络用于图像分类任务的基础结构、简单的多层感知机（全连接神经网络）等，使用 nn.Sequential 可以快速搭建起来，减少代码量。
• 模型模块化：在构建大型复杂模型时，可以将模型的不同部分（如特征提取部分、分类部分等）分别用 nn.Sequential 封装，使代码结构更加清晰，便于管理和维护。

总之，torch.nn.Sequential 是PyTorch中构建神经网络模型时常用的工具，能帮助开发者高效、简洁地组织神经网络层。

3.2 有关代码

import torchfrom torch import nn
from torch.nn import Conv2d, MaxPool2d, Flatten, Linear, Sequentialclass Test(nn.Module):def __init__(self):super(Test, self).__init__()# self.conv1 = Conv2d(3,32,5, padding=2, stride=1)# self.pool1 = MaxPool2d(2)# self.conv2 = Conv2d(32,32,5, padding=2, stride=1)# self.pool2 = MaxPool2d(2)# self.conv3 = Conv2d(32,64,5, padding=2, stride=1)# self.pool3 = MaxPool2d(2)# self.flatten = Flatten()# self.linear1 = Linear(1024,64)# self.linear2 = Linear(64,10)self.model1 = Sequential(Conv2d(3, 32, 5, padding=2, stride=1),MaxPool2d(2),Conv2d(32, 32, 5, padding=2, stride=1),MaxPool2d(2),Conv2d(32, 64, 5, padding=2, stride=1),MaxPool2d(2),Flatten(),Linear(1024, 64),Linear(64, 10))def forward(self, x):# x = self.conv1(x)#         # x = self.pool1(x)#         # x = self.conv2(x)#         # x = self.pool2(x)#         # x = self.conv3(x)#         # x = self.pool3(x)#         # x = self.flatten(x)#         # x = self.linear1(x)#         # x = self.linear2(x)x = self.model1(x)return xtest = Test()print(test)
# 检测网络结构
input = torch.ones((64, 3, 32, 32))
output = test(input)
print(output.shape)

运行结果

3.2 利用tensorboard来查看结果

writer = SummaryWriter("logs_seq")
writer.add_graph(test, input)
writer.close()