tf.data.experimental.RandomDataset

A Dataset псевдослучайных значений.

tf.data.experimental.RandomDataset(
    seed=None
)

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([1, 2, 3])
dataset.element_spec
TensorSpec(shape=(), dtype=tf.int32, name=None)

Методы

apply

Просмотреть исходный код

apply(
    transformation_func
)

Применяет функцию преобразования к этому набору данных.

apply позволяет объединять пользовательские Dataset преобразования, которые представлены функциями, принимающими один Dataset аргумент и возвращающими преобразованный Dataset.

dataset = tf.data.Dataset.range(100)
def dataset_fn(ds):
  return ds.filter(lambda x: x < 5)
dataset = dataset.apply(dataset_fn)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[0, 1, 2, 3, 4]

as_numpy_iterator

Просмотреть исходный код

as_numpy_iterator()

Возвращает итератор, который преобразует все элементы набора данных в NumPy.

Используйте as_numpy_iterator для проверки содержимого вашего набора данных. Чтобы увидеть формы и типы элементов, печатайте элементы набора данных напрямую вместо использования as_numpy_iterator.

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([1, 2, 3])
for element in dataset:
  print(element)
tf.Tensor(1, shape=(), dtype=int32)
tf.Tensor(2, shape=(), dtype=int32)
tf.Tensor(3, shape=(), dtype=int32)

Этот метод требует, чтобы вы работали в режиме eager, а элемент_spec набора данных содержал только TensorSpec компоненты.

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([1, 2, 3])
for element in dataset.as_numpy_iterator():
  print(element)
1
2
3

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([1, 2, 3])
print(list(dataset.as_numpy_iterator()))
[1, 2, 3]

as_numpy_iterator() сохранит вложенную структуру элементов набора данных.

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices({'a': ([1, 2], [3, 4]),
                                              'b': [5, 6]})
list(dataset.as_numpy_iterator()) == [{'a': (1, 3), 'b': 5},
                                      {'a': (2, 4), 'b': 6}]
True

batch

Просмотреть исходный код

batch(
    batch_size, drop_remainder=False
)

Объединяет последовательные элементы этого набора данных в пакеты.

dataset = tf.data.Dataset.range(8)
dataset = dataset.batch(3)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[array([0, 1, 2]), array([3, 4, 5]), array([6, 7])]

dataset = tf.data.Dataset.range(8)
dataset = dataset.batch(3, drop_remainder=True)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[array([0, 1, 2]), array([3, 4, 5])]

Компоненты результирующего элемента будут иметь дополнительное внешнее измерение, которое будет batch_size (или N % batch_size для последнего элемента, если batch_size не делит число входных элементов N равномерно, и drop_remainder равно False). Если ваша программа зависит от того, чтобы пакеты имели одинаковое внешнее измерение, вы должны установить аргумент drop_remainder в значение True для предотвращения создания меньшего пакета.

cache

Просмотреть исходный код

cache(
    filename=''
)

Кэширует элементы в этом наборе данных.

В первый раз при итерации по набору данных его элементы будут кэшированы либо в указанном файле, либо в памяти. Последующие итерации будут использовать кэшированные данные.

Примечание: Для завершения кэширования входной набор данных должен быть полностью проитерирован. В противном случае последующие итерации не будут использовать кэшированные данные.

dataset = tf.data.Dataset.range(5)
dataset = dataset.map(lambda x: x**2)
dataset = dataset.cache()
# The first time reading through the data will generate the data using
# `range` and `map`.
list(dataset.as_numpy_iterator())
[0, 1, 4, 9, 16]
# Subsequent iterations read from the cache.
list(dataset.as_numpy_iterator())
[0, 1, 4, 9, 16]

При кэшировании в файл кэшированные данные будут сохраняться между запусками. Даже первая итерация по данным будет читать из файла кэша. Изменение входной цепочки обработки до вызова .cache() не повлияет до тех пор, пока файл кэша не будет удален или имя файла не будет изменено.

dataset = tf.data.Dataset.range(5)
dataset = dataset.cache("/path/to/file")  # doctest: +SKIP
list(dataset.as_numpy_iterator())  # doctest: +SKIP
[0, 1, 2, 3, 4]
dataset = tf.data.Dataset.range(10)
dataset = dataset.cache("/path/to/file")  # Same file! # doctest: +SKIP
list(dataset.as_numpy_iterator())  # doctest: +SKIP
[0, 1, 2, 3, 4]

Примечание: cache будет генерировать совершенно одинаковые элементы при каждой итерации по набору данных. Если вы хотите случайный порядок итерации, убедитесь, что вы вызываете shuffle после вызова cache.

cardinality

Просмотреть исходный код

cardinality()

Возвращает мощность набора данных, если она известна.

cardinality может вернуть tf.data.INFINITE_CARDINALITY, если набор данных содержит бесконечное число элементов, или tf.data.UNKNOWN_CARDINALITY, если анализ не смог определить количество элементов в наборе данных (например, когда источником набора данных является файл).

dataset = tf.data.Dataset.range(42)
print(dataset.cardinality().numpy())
42
dataset = dataset.repeat()
cardinality = dataset.cardinality()
print((cardinality == tf.data.INFINITE_CARDINALITY).numpy())
True
dataset = dataset.filter(lambda x: True)
cardinality = dataset.cardinality()
print((cardinality == tf.data.UNKNOWN_CARDINALITY).numpy())
True

concatenate

Просмотреть исходный код

concatenate(
    dataset
)

Создаёт набор данных путём конкатенации заданного набора данных с этим набором данных.

a = tf.data.Dataset.range(1, 4)  # ==> [ 1, 2, 3 ]
b = tf.data.Dataset.range(4, 8)  # ==> [ 4, 5, 6, 7 ]
ds = a.concatenate(b)
list(ds.as_numpy_iterator())
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
# The input dataset and dataset to be concatenated should have the same
# nested structures and output types.
c = tf.data.Dataset.zip((a, b))
a.concatenate(c)
Traceback (most recent call last):
TypeError: Two datasets to concatenate have different types
<dtype: 'int64'> and (tf.int64, tf.int64)
d = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(["a", "b", "c"])
a.concatenate(d)
Traceback (most recent call last):
TypeError: Two datasets to concatenate have different types
<dtype: 'int64'> and <dtype: 'string'>

enumerate

Просмотреть исходный код

enumerate(
    start=0
)

Нумерует элементы этого набора данных.

Аналогично встроенной функции python enumerate.

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([1, 2, 3])
dataset = dataset.enumerate(start=5)
for element in dataset.as_numpy_iterator():
  print(element)
(5, 1)
(6, 2)
(7, 3)

# The nested structure of the input dataset determines the structure of
# elements in the resulting dataset.
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([(7, 8), (9, 10)])
dataset = dataset.enumerate()
for element in dataset.as_numpy_iterator():
  print(element)
(0, array([7, 8], dtype=int32))
(1, array([ 9, 10], dtype=int32))

filter

Просмотреть исходный код

filter(
    predicate
)

Фильтрация этого набора данных в соответствии с predicate.

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([1, 2, 3])
dataset = dataset.filter(lambda x: x < 3)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[1, 2]
# `tf.math.equal(x, y)` is required for equality comparison
def filter_fn(x):
  return tf.math.equal(x, 1)
dataset = dataset.filter(filter_fn)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[1]

flat_map

Просмотреть исходный код

flat_map(
    map_func
)

Применяет map_func к этому набору данных и уплощает результат.

Используйте flat_map, если хотите убедиться, что порядок вашего набора данных останется прежним. Например, чтобы сплющить набор данных из партий в набор данных их элементов:

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(
               [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
dataset = dataset.flat_map(lambda x: Dataset.from_tensor_slices(x))
list(dataset.as_numpy_iterator())
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

tf.data.Dataset.interleave() — обобщение flat_map, так как flat_map создаёт тот же результат, что и tf.data.Dataset.interleave(cycle_length=1)

from_generator

Просмотреть исходный код

@staticmethod
from_generator(
    generator, output_types, output_shapes=None, args=None
)

Создаёт набор данных, чьи элементы генерируются с помощью generator.

Аргумент generator должен быть вызываемым объектом, возвращающим объект, поддерживающий протокол iter() (например, функцию-генератор). Элементы, генерируемые generator должны быть совместимы с указанными аргументами output_types и (необязательными) output_shapes.

import itertools

def gen():
  for i in itertools.count(1):
    yield (i, [1] * i)

dataset = tf.data.Dataset.from_generator(
     gen,
     (tf.int64, tf.int64),
     (tf.TensorShape([]), tf.TensorShape([None])))

list(dataset.take(3).as_numpy_iterator())
[(1, array([1])), (2, array([1, 1])), (3, array([1, 1, 1]))]

Примечание: Текущая реализация Dataset.from_generator() использует tf.numpy_function и наследует те же ограничения. В частности, она требует, чтобы операции, связанные с набором данных и итератором, были размещены на устройстве в том же процессе, что и программа Python, которая вызвала Dataset.from_generator(). Тело generator не будет сериализовано в GraphDef, и вы не должны использовать этот метод, если вам нужно сериализовать вашу модель и восстановить её в другой среде.

Примечание: Если generator зависит от изменяемых глобальных переменных или другого внешнего состояния, учтите, что среда выполнения может вызвать generator несколько раз (чтобы поддержать повторение Dataset) и в любое время между вызовом Dataset.from_generator() и производством первого элемента из генератора. Изменение глобальных переменных или внешнего состояния может привести к неопределённому поведению, и мы рекомендуем явно кэшировать любое внешнее состояние в generator перед вызовом Dataset.from_generator().

from_tensor_slices

Просмотреть исходный код

@staticmethod
from_tensor_slices(
    tensors
)

Создаёт набор данных, чьи элементы являются слайсами заданных тензоров.

Заданные тензоры нарезаются по первому измерению. Эта операция сохраняет структуру входных тензоров, удаляя первое измерение каждого тензора и используя его в качестве измерения набора данных. Все входные тензоры должны иметь одинаковый размер в своих первых измерениях.

# Slicing a 1D tensor produces scalar tensor elements.
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([1, 2, 3])
list(dataset.as_numpy_iterator())
[1, 2, 3]

# Slicing a 2D tensor produces 1D tensor elements.
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([[1, 2], [3, 4]])
list(dataset.as_numpy_iterator())
[array([1, 2], dtype=int32), array([3, 4], dtype=int32)]

# Slicing a tuple of 1D tensors produces tuple elements containing
# scalar tensors.
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(([1, 2], [3, 4], [5, 6]))
list(dataset.as_numpy_iterator())
[(1, 3, 5), (2, 4, 6)]

# Dictionary structure is also preserved.
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices({"a": [1, 2], "b": [3, 4]})
list(dataset.as_numpy_iterator()) == [{'a': 1, 'b': 3},
                                      {'a': 2, 'b': 4}]
True

# Two tensors can be combined into one Dataset object.
features = tf.constant([[1, 3], [2, 1], [3, 3]]) # ==> 3x2 tensor
labels = tf.constant(['A', 'B', 'A']) # ==> 3x1 tensor
dataset = Dataset.from_tensor_slices((features, labels))
# Both the features and the labels tensors can be converted
# to a Dataset object separately and combined after.
features_dataset = Dataset.from_tensor_slices(features)
labels_dataset = Dataset.from_tensor_slices(labels)
dataset = Dataset.zip((features_dataset, labels_dataset))
# A batched feature and label set can be converted to a Dataset
# in similar fashion.
batched_features = tf.constant([[[1, 3], [2, 3]],
                                [[2, 1], [1, 2]],
                                [[3, 3], [3, 2]]], shape=(3, 2, 2))
batched_labels = tf.constant([['A', 'A'],
                              ['B', 'B'],
                              ['A', 'B']], shape=(3, 2, 1))
dataset = Dataset.from_tensor_slices((batched_features, batched_labels))
for element in dataset.as_numpy_iterator():
  print(element)
(array([[1, 3],
       [2, 3]], dtype=int32), array([[b'A'],
       [b'A']], dtype=object))
(array([[2, 1],
       [1, 2]], dtype=int32), array([[b'B'],
       [b'B']], dtype=object))
(array([[3, 3],
       [3, 2]], dtype=int32), array([[b'A'],
       [b'B']], dtype=object))

Обратите внимание, что если tensors содержит массив NumPy, и активное выполнение не включено, значения будут встроены в граф в виде одной или нескольких операций tf.constant. Для больших наборов данных (> 1 ГБ) это может привести к потере памяти и столкновениям с лимитами байтов при сериализации графа. Если tensors содержит один или несколько больших массивов NumPy, рассмотрите альтернативу, описанную в этом руководстве.

from_tensors

Просмотреть исходный код

@staticmethod
from_tensors(
    tensors
)

Создаёт набор данных с одним элементом, состоящим из заданных тензоров.

from_tensors создаёт набор данных, содержащий только один элемент. Для нарезки входного тензора на несколько элементов используйте from_tensor_slices.

dataset = tf.data.Dataset.from_tensors([1, 2, 3])
list(dataset.as_numpy_iterator())
[array([1, 2, 3], dtype=int32)]
dataset = tf.data.Dataset.from_tensors(([1, 2, 3], 'A'))
list(dataset.as_numpy_iterator())
[(array([1, 2, 3], dtype=int32), b'A')]

# You can use `from_tensors` to produce a dataset which repeats
# the same example many times.
example = tf.constant([1,2,3])
dataset = tf.data.Dataset.from_tensors(example).repeat(2)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[array([1, 2, 3], dtype=int32), array([1, 2, 3], dtype=int32)]

Обратите внимание, что если tensors содержит массив NumPy, и активное выполнение не включено, значения будут встроены в граф в виде одной или нескольких операций tf.constant. Для больших наборов данных (> 1 ГБ) это может привести к потере памяти и столкновениям с лимитами байтов при сериализации графа. Если tensors содержит один или несколько больших массивов NumPy, рассмотрите альтернативу, описанную в этом руководстве.

interleave

Просмотреть исходный код

interleave(
    map_func, cycle_length=None, block_length=None, num_parallel_calls=None,
    deterministic=None
)

Применяет map_func к этому набору данных и переплетает результаты.

Например, вы можете использовать Dataset.interleave() для одновременной обработки многих входных файлов:

# Preprocess 4 files concurrently, and interleave blocks of 16 records
# from each file.
filenames = ["/var/data/file1.txt", "/var/data/file2.txt",
             "/var/data/file3.txt", "/var/data/file4.txt"]
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(filenames)
def parse_fn(filename):
  return tf.data.Dataset.range(10)
dataset = dataset.interleave(lambda x:
    tf.data.TextLineDataset(x).map(parse_fn, num_parallel_calls=1),
    cycle_length=4, block_length=16)

Аргументы cycle_length и block_length управляют порядком создания элементов. cycle_length управляет количеством входных элементов, обрабатываемых одновременно. Если вы установите cycle_length в 1, эта трансформация будет обрабатывать по одному входному элементу за раз и даст тот же результат, что и tf.data.Dataset.flat_map. В общем, эта трансформация применит map_func к cycle_length входным элементам, откроет итераторы на возвращённых объектах Dataset, и пройдёт по ним, производя block_length последовательных элементов из каждого итератора, и получит следующий входной элемент, как только он дойдёт до конца итератора.

Пример:

dataset = Dataset.range(1, 6)  # ==> [ 1, 2, 3, 4, 5 ]
# NOTE: New lines indicate "block" boundaries.
dataset = dataset.interleave(
    lambda x: Dataset.from_tensors(x).repeat(6),
    cycle_length=2, block_length=4)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[1, 1, 1, 1,
 2, 2, 2, 2,
 1, 1,
 2, 2,
 3, 3, 3, 3,
 4, 4, 4, 4,
 3, 3,
 4, 4,
 5, 5, 5, 5,
 5, 5]

Примечание: Порядок элементов, выдаваемых этой трансформацией, является детерминированным, до тех пор, пока map_func — чистая функция и deterministic=True. Если map_func содержит какие-либо состоятельные операции, порядок доступа к этому состоянию не определён.

Производительность часто можно улучшить, установив num_parallel_calls, чтобы interleave использовало несколько потоков для получения элементов. Если детерминизм не требуется, производительность также можно улучшить, установив deterministic=False.

filenames = ["/var/data/file1.txt", "/var/data/file2.txt",
             "/var/data/file3.txt", "/var/data/file4.txt"]
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(filenames)
dataset = dataset.interleave(lambda x: tf.data.TFRecordDataset(x),
    cycle_length=4, num_parallel_calls=tf.data.experimental.AUTOTUNE,
    deterministic=False)

list_files

Просмотреть исходный код

@staticmethod
list_files(
    file_pattern, shuffle=None, seed=None
)

Набор всех файлов, соответствующих одному или нескольким шаблонам glob.

Аргумент file_pattern должен содержать небольшое количество шаблонов glob. Если имена файлов уже были обработаны с помощью glob, используйте Dataset.from_tensor_slices(filenames) вместо этого, так как повторное применение glob к каждому имени файла с помощью list_files может привести к плохой производительности при работе с удалёнными хранилищами.

Примечание: По умолчанию этот метод возвращает имена файлов в случайном порядке, не гарантирующем детерминированность. Передайте seed или shuffle=False для получения результатов в детерминированном порядке.

Пример:

Если на нашем файловой системе есть следующие файлы:

• /path/to/dir/a.txt
• /path/to/dir/b.py
• /path/to/dir/c.py

Если мы передадим "/path/to/dir/*.py" в качестве директории, набор данных будет содержать:

• /path/to/dir/b.py
• /path/to/dir/c.py

map

Просмотреть исходный код

map(
    map_func, num_parallel_calls=None, deterministic=None
)

Применяет функцию map_func к элементам этого набора данных.

Это преобразование применяет функцию map_func к каждому элементу этого набора данных и возвращает новый набор данных, содержащий преобразованные элементы в том же порядке, что и в входном наборе. map_func может использоваться для изменения как значений, так и структуры элементов набора данных. Например, для добавления 1 к каждому элементу или для выделения подмножества элементов.

dataset = Dataset.range(1, 6)  # ==> [ 1, 2, 3, 4, 5 ]
dataset = dataset.map(lambda x: x + 1)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[2, 3, 4, 5, 6]

Подпись входных данных для map_func определяется структурой каждого элемента в этом наборе данных.

dataset = Dataset.range(5)
# `map_func` takes a single argument of type `tf.Tensor` with the same
# shape and dtype.
result = dataset.map(lambda x: x + 1)

# Each element is a tuple containing two `tf.Tensor` objects.
elements = [(1, "foo"), (2, "bar"), (3, "baz")]
dataset = tf.data.Dataset.from_generator(
    lambda: elements, (tf.int32, tf.string))
# `map_func` takes two arguments of type `tf.Tensor`. This function
# projects out just the first component.
result = dataset.map(lambda x_int, y_str: x_int)
list(result.as_numpy_iterator())
[1, 2, 3]

# Each element is a dictionary mapping strings to `tf.Tensor` objects.
elements =  ([{"a": 1, "b": "foo"},
              {"a": 2, "b": "bar"},
              {"a": 3, "b": "baz"}])
dataset = tf.data.Dataset.from_generator(
    lambda: elements, {"a": tf.int32, "b": tf.string})
# `map_func` takes a single argument of type `dict` with the same keys
# as the elements.
result = dataset.map(lambda d: str(d["a"]) + d["b"])

Значение или значения, возвращаемые map_func, определяют структуру каждого элемента в возвращаемом наборе данных.

dataset = tf.data.Dataset.range(3)
# `map_func` returns two `tf.Tensor` objects.
def g(x):
  return tf.constant(37.0), tf.constant(["Foo", "Bar", "Baz"])
result = dataset.map(g)
result.element_spec
(TensorSpec(shape=(), dtype=tf.float32, name=None), TensorSpec(shape=(3,), dtype=tf.string, name=None))
# Python primitives, lists, and NumPy arrays are implicitly converted to
# `tf.Tensor`.
def h(x):
  return 37.0, ["Foo", "Bar"], np.array([1.0, 2.0], dtype=np.float64)
result = dataset.map(h)
result.element_spec
(TensorSpec(shape=(), dtype=tf.float32, name=None), TensorSpec(shape=(2,), dtype=tf.string, name=None), TensorSpec(shape=(2,), dtype=tf.float64, name=None))
# `map_func` can return nested structures.
def i(x):
  return (37.0, [42, 16]), "foo"
result = dataset.map(i)
result.element_spec
((TensorSpec(shape=(), dtype=tf.float32, name=None),
  TensorSpec(shape=(2,), dtype=tf.int32, name=None)),
 TensorSpec(shape=(), dtype=tf.string, name=None))

map_func может принимать в качестве аргументов и возвращать любой тип элемента набора данных.

Обратите внимание, что независимо от контекста, в котором map_func определён (в режиме eager или graph), tf.data прослеживает функцию и выполняет её как граф. Для использования кода Python внутри функции у вас есть несколько вариантов:

1) Используйте AutoGraph для преобразования кода Python в эквивалентное вычисление графа. Недостатком этого подхода является то, что AutoGraph может преобразовать некоторые, но не все фрагменты кода Python.

2) Используйте tf.py_function, что позволяет писать произвольный код Python, но обычно приводит к худшей производительности, чем 1). Например:

d = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(['hello', 'world'])
# transform a string tensor to upper case string using a Python function
def upper_case_fn(t: tf.Tensor):
  return t.numpy().decode('utf-8').upper()
d = d.map(lambda x: tf.py_function(func=upper_case_fn,
          inp=[x], Tout=tf.string))
list(d.as_numpy_iterator())
[b'HELLO', b'WORLD']

3) Используйте tf.numpy_function, что также позволяет писать произвольный код Python. Обратите внимание, что tf.py_function принимает tf.Tensor, а tf.numpy_function принимает массивы NumPy и возвращает только массивы NumPy. Например:

d = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(['hello', 'world'])
def upper_case_fn(t: np.ndarray):
  return t.decode('utf-8').upper()
d = d.map(lambda x: tf.numpy_function(func=upper_case_fn,
          inp=[x], Tout=tf.string))
list(d.as_numpy_iterator())
[b'HELLO', b'WORLD']

Обратите внимание, что использование tf.numpy_function и tf.py_function в целом исключает возможность параллельного выполнения пользовательских преобразований (из-за блокировки Python GIL).

Производительность часто можно улучшить, задав num_parallel_calls, чтобы map использовал несколько потоков для обработки элементов. Если порядок не является детерминированным, производительность также можно улучшить, установив deterministic=False.

dataset = Dataset.range(1, 6)  # ==> [ 1, 2, 3, 4, 5 ]
dataset = dataset.map(lambda x: x + 1,
    num_parallel_calls=tf.data.experimental.AUTOTUNE,
    deterministic=False)

options

Просмотреть исходный код

options()

Возвращает параметры этого набора данных и его входных данных.

padded_batch

Просмотреть исходный код

padded_batch(
    batch_size, padded_shapes=None, padding_values=None, drop_remainder=False
)

Объединяет последовательные элементы этого набора данных в наборы с заполнением.

Это преобразование объединяет несколько последовательных элементов входного набора данных в один элемент.

Как и в tf.data.Dataset.batch, компоненты результирующего элемента будут иметь дополнительное внешнее измерение, которое будет batch_size (или N % batch_size для последнего элемента, если batch_size не делит количество входных элементов N равномерно, и drop_remainder равно False). Если ваша программа зависит от того, чтобы все наборы имели одинаковое внешнее измерение, необходимо задать аргумент drop_remainder в True для предотвращения создания меньшего набора.

В отличие от tf.data.Dataset.batch, входные элементы, которые нужно объединить в пакеты, могут иметь разные формы, и это преобразование будет заполнять каждый компонент до соответствующей формы в padded_shapes. Аргумент padded_shapes определяет результирующую форму для каждого измерения каждого компонента в элементе вывода:

• Если измерение является константой, компонент будет заполнен до этого размера в этом измерении.
• Если измерение неизвестно, компонент будет заполнен до максимальной длины для всех элементов в этом измерении.

A = (tf.data.Dataset
     .range(1, 5, output_type=tf.int32)
     .map(lambda x: tf.fill([x], x)))
# Pad to the smallest per-batch size that fits all elements.
B = A.padded_batch(2)
for element in B.as_numpy_iterator():
  print(element)
[[1 0]
 [2 2]]
[[3 3 3 0]
 [4 4 4 4]]
# Pad to a fixed size.
C = A.padded_batch(2, padded_shapes=5)
for element in C.as_numpy_iterator():
  print(element)
[[1 0 0 0 0]
 [2 2 0 0 0]]
[[3 3 3 0 0]
 [4 4 4 4 0]]
# Pad with a custom value.
D = A.padded_batch(2, padded_shapes=5, padding_values=-1)
for element in D.as_numpy_iterator():
  print(element)
[[ 1 -1 -1 -1 -1]
 [ 2  2 -1 -1 -1]]
[[ 3  3  3 -1 -1]
 [ 4  4  4  4 -1]]
# Components of nested elements can be padded independently.
elements = [([1, 2, 3], [10]),
            ([4, 5], [11, 12])]
dataset = tf.data.Dataset.from_generator(
    lambda: iter(elements), (tf.int32, tf.int32))
# Pad the first component of the tuple to length 4, and the second
# component to the smallest size that fits.
dataset = dataset.padded_batch(2,
    padded_shapes=([4], [None]),
    padding_values=(-1, 100))
list(dataset.as_numpy_iterator())
[(array([[ 1,  2,  3, -1], [ 4,  5, -1, -1]], dtype=int32),
  array([[ 10, 100], [ 11,  12]], dtype=int32))]
# Pad with a single value and multiple components.
E = tf.data.Dataset.zip((A, A)).padded_batch(2, padding_values=-1)
for element in E.as_numpy_iterator():
  print(element)
(array([[ 1, -1],
       [ 2,  2]], dtype=int32), array([[ 1, -1],
       [ 2,  2]], dtype=int32))
(array([[ 3,  3,  3, -1],
       [ 4,  4,  4,  4]], dtype=int32), array([[ 3,  3,  3, -1],
       [ 4,  4,  4,  4]], dtype=int32))

См. также tf.data.experimental.dense_to_sparse_batch, который объединяет элементы, которые могут иметь различные формы, в tf.sparse.SparseTensor.

prefetch

Просмотреть исходный код

prefetch(
    buffer_size
)

Создаёт Dataset, который предварительно извлекает элементы из этого набора данных.

Большинство конвейеров ввода наборов данных должны заканчиваться вызовом prefetch. Это позволяет подготавливать последующие элементы, в то время как текущий элемент обрабатывается. Это часто улучшает задержку и пропускную способность, за счёт использования дополнительной памяти для хранения предварительно извлечённых элементов.

Примечание: Как и другие методы Dataset, prefetch работает с элементами входного набора данных. У него нет понятия примеров против пакетов. examples.prefetch(2) будет предварительно извлекать два элемента (2 примера), в то время как examples.batch(20).prefetch(2) будет предварительно извлекать 2 элемента (2 пакета по 20 примеров каждый).

dataset = tf.data.Dataset.range(3)
dataset = dataset.prefetch(2)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[0, 1, 2]

range

Просмотреть исходный код

@staticmethod
range(
    *args, **kwargs
)

Создаёт Dataset диапазона значений с заданным шагом.

list(Dataset.range(5).as_numpy_iterator())
[0, 1, 2, 3, 4]
list(Dataset.range(2, 5).as_numpy_iterator())
[2, 3, 4]
list(Dataset.range(1, 5, 2).as_numpy_iterator())
[1, 3]
list(Dataset.range(1, 5, -2).as_numpy_iterator())
[]
list(Dataset.range(5, 1).as_numpy_iterator())
[]
list(Dataset.range(5, 1, -2).as_numpy_iterator())
[5, 3]
list(Dataset.range(2, 5, output_type=tf.int32).as_numpy_iterator())
[2, 3, 4]
list(Dataset.range(1, 5, 2, output_type=tf.float32).as_numpy_iterator())
[1.0, 3.0]

reduce

Просмотреть исходный код

reduce(
    initial_state, reduce_func
)

Уменьшает входной набор данных до одного элемента.

Трансформация вызывает reduce_func последовательно для каждого элемента входного набора данных, пока набор данных не исчерпан, агрегируя информацию во внутренней состоянии. Аргумент initial_state используется для начального состояния, а конечное состояние возвращается как результат.

tf.data.Dataset.range(5).reduce(np.int64(0), lambda x, _: x + 1).numpy()
5
tf.data.Dataset.range(5).reduce(np.int64(0), lambda x, y: x + y).numpy()
10

repeat

Просмотреть исходный код

repeat(
    count=None
)

Повторяет этот набор данных, так что каждый исходный элемент виден count раз.

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices([1, 2, 3])
dataset = dataset.repeat(3)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]

Примечание: Если этот набор данных зависит от глобального состояния (например, генератора случайных чисел), то разные повторения могут производить разные элементы.

shard

Просмотреть исходный код

shard(
    num_shards, index
)

Создаёт Dataset, содержащий только 1/num_shards элементов этого набора данных.

shard детерминирован. Набор данных, созданный A.shard(n, i), будет содержать все элементы A, чей индекс по модулю n равен i.

A = tf.data.Dataset.range(10)
B = A.shard(num_shards=3, index=0)
list(B.as_numpy_iterator())
[0, 3, 6, 9]
C = A.shard(num_shards=3, index=1)
list(C.as_numpy_iterator())
[1, 4, 7]
D = A.shard(num_shards=3, index=2)
list(D.as_numpy_iterator())
[2, 5, 8]

Этот оператор набора данных очень полезен при выполнении распределённого обучения, так как он позволяет каждому рабочему процессу читать уникальный подмножество.

При чтении одного входного файла вы можете разбить элементы следующим образом:

d = tf.data.TFRecordDataset(input_file)
d = d.shard(num_workers, worker_index)
d = d.repeat(num_epochs)
d = d.shuffle(shuffle_buffer_size)
d = d.map(parser_fn, num_parallel_calls=num_map_threads)

Важные замечания:

• Убедитесь, что вы разделили элементы перед использованием любого случайного оператора (например, shuffle).
• В целом лучше всего использовать оператор shard в начале конвейера набора данных. Например, при чтении из набора файлов TFRecord, разделите элементы перед преобразованием набора данных в входные образцы. Это предотвращает чтение каждого файла на каждом рабочем процессе. Ниже приведен пример эффективной стратегии разбиения на части в полном конвейере:

d = Dataset.list_files(pattern)
d = d.shard(num_workers, worker_index)
d = d.repeat(num_epochs)
d = d.shuffle(shuffle_buffer_size)
d = d.interleave(tf.data.TFRecordDataset,
                 cycle_length=num_readers, block_length=1)
d = d.map(parser_fn, num_parallel_calls=num_map_threads)

shuffle

Просмотреть исходный код

shuffle(
    buffer_size, seed=None, reshuffle_each_iteration=None
)

Случайно перемешивает элементы этого набора данных.

Этот набор данных заполняет буфер buffer_size элементами, затем случайным образом выбирает элементы из этого буфера, заменяя выбранные элементы новыми элементами. Для идеального перемешивания требуется размер буфера, больше или равный полному размеру набора данных.

Например, если ваш набор данных содержит 10 000 элементов, но buffer_size установлен на 1000, то shuffle первоначально выберет случайный элемент только из первых 1000 элементов в буфере. После выбора элемента его место в буфере заменяется следующим (т.е. 1001-м) элементом, поддерживая буфер размером 1000 элементов.

reshuffle_each_iteration управляет тем, должен ли порядок перемешивания быть другим для каждой эпохи. В TF 1.X, стандартным способом создания эпох было использование преобразования repeat.

dataset = tf.data.Dataset.range(3)
dataset = dataset.shuffle(3, reshuffle_each_iteration=True)
dataset = dataset.repeat(2)  # doctest: +SKIP
[1, 0, 2, 1, 2, 0]

dataset = tf.data.Dataset.range(3)
dataset = dataset.shuffle(3, reshuffle_each_iteration=False)
dataset = dataset.repeat(2)  # doctest: +SKIP
[1, 0, 2, 1, 0, 2]

В TF 2.0 объекты tf.data.Dataset являются итерируемыми объектами Python, что позволяет создавать эпохи также с помощью итерации Python:

dataset = tf.data.Dataset.range(3)
dataset = dataset.shuffle(3, reshuffle_each_iteration=True)
list(dataset.as_numpy_iterator())  # doctest: +SKIP
[1, 0, 2]
list(dataset.as_numpy_iterator())  # doctest: +SKIP
[1, 2, 0]

dataset = tf.data.Dataset.range(3)
dataset = dataset.shuffle(3, reshuffle_each_iteration=False)
list(dataset.as_numpy_iterator())  # doctest: +SKIP
[1, 0, 2]
list(dataset.as_numpy_iterator())  # doctest: +SKIP
[1, 0, 2]

skip

Просмотреть исходный код

skip(
    count
)

Создаёт Dataset, который пропускает count элементы из этого набора данных.

dataset = tf.data.Dataset.range(10)
dataset = dataset.skip(7)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[7, 8, 9]

take

Посмотреть исходный код

take(
    count
)

Создаёт Dataset с не более чем count элементами из этого набора данных.

dataset = tf.data.Dataset.range(10)
dataset = dataset.take(3)
list(dataset.as_numpy_iterator())
[0, 1, 2]

unbatch

Посмотреть исходный код

unbatch()

Разделяет элементы набора данных на несколько элементов.

Например, если элементы набора данных имеют форму [B, a0, a1, ...], где B может изменяться для каждого входного элемента, то для каждого элемента в наборе данных, набор данных без группировки будет содержать B последовательных элементов формы [a0, a1, ...].

elements = [ [1, 2, 3], [1, 2], [1, 2, 3, 4] ]
dataset = tf.data.Dataset.from_generator(lambda: elements, tf.int64)
dataset = dataset.unbatch()
list(dataset.as_numpy_iterator())
[1, 2, 3, 1, 2, 1, 2, 3, 4]

Примечание: unbatch требует копирования данных для разделения пакетного тензора на меньшие, не сгруппированные тензоры. При оптимизации производительности старайтесь избегать ненужного использования unbatch.

window

Посмотреть исходный код

window(
    size, shift=None, stride=1, drop_remainder=False
)

Объединяет (вложения) входных элементов в набор данных (вложений) окон.

«Окно» — это конечный набор данных плоских элементов размером size (или возможно меньше, если нет достаточного количества входных элементов для заполнения окна и drop_remainder оценивается как False).

Аргумент shift определяет количество входных элементов, на которые окно смещается на каждой итерации. Если окна и элементы пронумерованы, начиная с 0, первый элемент в окне k будет элементом k * shift входного набора данных. В частности, первый элемент первого окна всегда будет первым элементом входного набора данных.

Аргумент stride определяет шаг входных элементов, а аргумент shift определяет сдвиг окна.

Например:

dataset = tf.data.Dataset.range(7).window(2)
for window in dataset:
  print(list(window.as_numpy_iterator()))
[0, 1]
[2, 3]
[4, 5]
[6]
dataset = tf.data.Dataset.range(7).window(3, 2, 1, True)
for window in dataset:
  print(list(window.as_numpy_iterator()))
[0, 1, 2]
[2, 3, 4]
[4, 5, 6]
dataset = tf.data.Dataset.range(7).window(3, 1, 2, True)
for window in dataset:
  print(list(window.as_numpy_iterator()))
[0, 2, 4]
[1, 3, 5]
[2, 4, 6]

Обратите внимание, что когда преобразование window применяется к набору данных вложенных элементов, оно создаёт набор данных вложенных окон.

nested = ([1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8])
dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(nested).window(2)
for window in dataset:
  def to_numpy(ds):
    return list(ds.as_numpy_iterator())
  print(tuple(to_numpy(component) for component in window))
([1, 2], [5, 6])
([3, 4], [7, 8])

dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices({'a': [1, 2, 3, 4]})
dataset = dataset.window(2)
for window in dataset:
  def to_numpy(ds):
    return list(ds.as_numpy_iterator())
  print({'a': to_numpy(window['a'])})
{'a': [1, 2]}
{'a': [3, 4]}

with_options

Посмотреть исходный код

with_options(
    options
)

Возвращает новый tf.data.Dataset с заданными параметрами.

Параметры «глобальные» в том смысле, что они применяются ко всему набору данных. Если параметры задаются несколько раз, они объединяются, при условии, что различные параметры не используют разные значения, отличные от значений по умолчанию.

ds = tf.data.Dataset.range(5)
ds = ds.interleave(lambda x: tf.data.Dataset.range(5),
                   cycle_length=3,
                   num_parallel_calls=3)
options = tf.data.Options()
# This will make the interleave order non-deterministic.
options.experimental_deterministic = False
ds = ds.with_options(options)

zip

Посмотреть исходный код

@staticmethod
zip(
    datasets
)

Создаёт Dataset путём объединения заданных наборов данных.

Этот метод имеет семантику, аналогичную встроенной функции zip() в Python, с основным отличием, заключающимся в том, что аргумент datasets может быть произвольной вложенной структурой объектов Dataset.

# The nested structure of the `datasets` argument determines the
# structure of elements in the resulting dataset.
a = tf.data.Dataset.range(1, 4)  # ==> [ 1, 2, 3 ]
b = tf.data.Dataset.range(4, 7)  # ==> [ 4, 5, 6 ]
ds = tf.data.Dataset.zip((a, b))
list(ds.as_numpy_iterator())
[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
ds = tf.data.Dataset.zip((b, a))
list(ds.as_numpy_iterator())
[(4, 1), (5, 2), (6, 3)]

# The `datasets` argument may contain an arbitrary number of datasets.
c = tf.data.Dataset.range(7, 13).batch(2)  # ==> [ [7, 8],
                                           #       [9, 10],
                                           #       [11, 12] ]
ds = tf.data.Dataset.zip((a, b, c))
for element in ds.as_numpy_iterator():
  print(element)
(1, 4, array([7, 8]))
(2, 5, array([ 9, 10]))
(3, 6, array([11, 12]))

# The number of elements in the resulting dataset is the same as
# the size of the smallest dataset in `datasets`.
d = tf.data.Dataset.range(13, 15)  # ==> [ 13, 14 ]
ds = tf.data.Dataset.zip((a, d))
list(ds.as_numpy_iterator())
[(1, 13), (2, 14)]

__bool__

Посмотреть исходный код

__bool__()

__iter__

Посмотреть исходный код

__iter__()

Создаёт итератор для элементов этого набора данных.

Возвращаемый итератор реализует протокол Python Iterator.

__len__

Посмотреть исходный код

__len__()

Возвращает длину набора данных, если она известна и конечна.

Этот метод требует, чтобы вы выполняли в режиме eager и длина набора данных была известна и конечной. Когда длина может быть неизвестной или бесконечной, или если вы выполняете в режиме graph, используйте tf.data.Dataset.cardinality вместо этого.

__nonzero__

Посмотреть исходный код

__nonzero__()