tf.compat.v1.data.Dataset

Представляет потенциально большой набор элементов.

Наследуется от: Dataset

tf.compat.v1.data.Dataset()

A Dataset может быть использован для представления входной конвейера как коллекции элементов и «логического плана» преобразований, действующих над этими элементами.

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 как функции, принимающие один Dataset аргумент и возвращающие 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, отображайте элементы набора данных напрямую, а не используйте 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, и спецификация элемента набора данных содержала 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 равномерно количество входных элементов N и drop_remainder является False). Если ваша программа зависит от того, что все пакеты имеют одинаковое внешнее измерение, вы должны установить аргумент drop_remainder в 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 оперативной памяти. Последующие итерации будут использовать кэшированные данные.

Примечание: Для завершения кэширования весь входной набор данных должен быть пройден. 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 данных будет считывать данные из файла кэша. Изменение входного конвейера перед вызовом .cache() не повлияет, 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 производить ровно те же элементы при каждой итерации по набору данных. Если вы хотите случайным образом изменить 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, при источнике данных в файле).

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
)

Создает набор данных путем конкатенации данного 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.

Это аналогично python's 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
)

Фильтрует этот набор 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]

filter_with_legacy_function

Просмотреть исходный код

filter_with_legacy_function(
    predicate
)

Фильтрует этот набор данных в соответствии с predicate. (устарело)

Примечание: Это запасной выход для существующих применений filter , которые не работают с функциями V2. Новые применения крайне не рекомендуются, и существующие должны быть перенесены на filter, так как этот метод будет удален в V2.

flat_map

Просмотреть исходный код

flat_map(
    map_func
)

Применяет map_func ко всем элементам этого набора данных и уплощает результат.

Используйте flat_map , если необходимо сохранить порядок элементов в наборе данных. Например, чтобы уплостить набор данных из пакетов 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() является обобщением flat_map, так как flat_map производит тот же результат, что и tf.data.Dataset.interleave(cycle_length=1)

from_generator

Просмотреть исходный код

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

Создает набор данных, чьи элементы генерируются generator. (устаревшие аргументы)

Аргумент generator должен быть вызываемым объектом, который возвращает объект, поддерживающий протокол iter() (например, функцию-генератор).

Элементы, генерируемые generator, должны быть совместимы с указанным аргументом output_signature или с указанными аргументами output_types и (необязательно) output_shapes, whichever был указан.

Рекомендуемый способ вызова from_generator — использовать аргумент output_signature. В этом случае выходной набор будет предполагаться состоящим из объектов с классами, формами и типами, определенными объектами tf.TypeSpec из аргумента output_signature.

def gen():
  ragged_tensor = tf.ragged.constant([[1, 2], [3]])
  yield 42, ragged_tensor

dataset = tf.data.Dataset.from_generator(
     gen,
     output_signature=(
         tf.TensorSpec(shape=(), dtype=tf.int32),
         tf.RaggedTensorSpec(shape=(2, None), dtype=tf.int32)))

list(dataset.take(1))
[(<tf.Tensor: shape=(), dtype=int32, numpy=42>,
<tf.RaggedTensor [[1, 2], [3]]>)]

Также существует устаревший способ вызова from_generator с аргументом output_types или совместно с аргументом output_shapes. В этом случае вывод функции будет предполагаться состоящим из объектов tf.Tensor с типами, определенными output_types, и формами, которые неизвестны или определены output_shapes.

Примечание: Текущая реализация Dataset.from_generator() использует tf.numpy_function и наследует те же ограничения. В частности, она требует, чтобы операции, относящиеся к набору данных и итератору, были размещены на устройстве в том же процессе, что и Python-программа, вызывающая Dataset.from_generator(). Тело generator не будет сериализовано в GraphDef, и не следует использовать этот метод, если вам нужно сериализовать модель и восстановить ее в другой среде.

Примечание: Если generator зависит от изменяемых глобальных переменных или другого внешнего состояния, следует учитывать, что runtime может вызывать generator несколько раз (чтобы поддержать повторение Dataset ) и в любое время между вызовом Dataset.from_generator() и генерацией первого элемента генератора. Изменение глобальных переменных или внешнего состояния может привести к неопределенному поведению, и рекомендуется явно кэшировать любое внешнее состояние в generator перед вызовом Dataset.from_generator().

from_sparse_tensor_slices

Просмотреть исходный код

@staticmethod
from_sparse_tensor_slices(
    sparse_tensor
)

Разделяет каждый тензор ранга-N tf.sparse.SparseTensor в этом наборе данных по строкам. (устарело)

from_tensor_slices

Просмотреть исходный код

@staticmethod
from_tensor_slices(
    tensors
)

Создает набор данных, чьи элементы являются слайсами заданных тензоров.

Заданные тензоры нарезаются по первому измерению. Данная операция сохраняет структуру входных тензоров, удаляя первое измерение каждого тензора и используя его как измерение набора данных. Все входные тензоры должны иметь одинаковый размер в первом измерении.

# 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, а выполнение в режиме eager не включено, значения будут встроены в граф как одна или несколько операций tf.constant. Для больших наборов данных (> 1 ГБ) это может привести к неэффективному использованию памяти и ограничению размера сериализации графа. Если tensors содержит один или несколько больших массивов NumPy, рассмотрите альтернативный способ, описанный в этом руководстве.

from_tensors

Просмотреть исходный код

@staticmethod
from_tensors(
    tensors
)

Создаёт Dataset с одним элементом, состоящим из заданных тензоров.

from_tensors создаёт набор данных, содержащий только один элемент. Чтобы разбить входной тензор на несколько элементов, используйте from_tensor_slices вместо этого.

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 жадное выполнение не включено, значения будут встроены в граф как одна или несколько операций tf.constant. Для больших наборов данных (> 1 ГБ) это может привести к потере памяти и проблемам с ограничением размера графа при сериализации. Если tensors содержит один или несколько больших массивов NumPy, рассмотрите альтернативный вариант, описанный 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 ко всему набору данных и перемешивает 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, в котором генерируются элементы. cycle_length контролирует количество входных элементов, обрабатываемых одновременно. Если вы установите cycle_length в 1, эта трансформация будет обрабатывать по одному входному элементу за раз и даст те же результаты, что и tf.data.Dataset.flat_map. В общем случае эта трансформация применит map_func к cycle_length входным элементам, откроет итераторы на возвращаемых Dataset объектах и будет циклически проходить по ним, генерируя block_length последовательных элементов из каждого итератора и потребляя следующий входной элемент каждый раз, когда достигает 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, возвращаемых этой трансформацией, детерминирован, если map_func является чистой функцией 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 извлечения 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.AUTOTUNE,
    deterministic=False)

list_files

Просмотреть исходный код

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

Набор данных всех файлов, соответствующих одному или нескольким шаблонам glob.

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

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

Пример:

Если у нас есть следующие файлы в файловой системе:

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

Если мы передадим "/path/to/dir/*.py" в качестве каталога, набор данных выдаст:

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

make_initializable_iterator

Просмотреть исходный код

make_initializable_iterator(
    shared_name=None
)

Создаёт итератор для элементов этого набора данных. (устаревший)

Примечание: Возвращаемый итератор будет находиться в неинициализированном состоянии, и вы должны выполнить операцию iterator.initializer перед его использованием:

# Building graph ...
dataset = ...
iterator = dataset.make_initializable_iterator()
next_value = iterator.get_next()  # This is a Tensor.

# ... from within a session ...
sess.run(iterator.initializer)
try:
  while True:
    value = sess.run(next_value)
    ...
except tf.errors.OutOfRangeError:
    pass

make_one_shot_iterator

Просмотреть исходный код

make_one_shot_iterator()

Создаёт итератор для элементов этого набора данных. (устаревший)

Примечание: Возвращаемый итератор будет инициализирован автоматически. Итератор "one-shot" в настоящее время не поддерживает повторную инициализацию. Для этого см. make_initializable_iterator.

Пример:

# Building graph ...
dataset = ...
next_value = dataset.make_one_shot_iterator().get_next()

# ... from within a session ...
try:
  while True:
    value = sess.run(next_value)
    ...
except tf.errors.OutOfRangeError:
    pass

map

Просмотреть исходный код

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

Применяет map_func ко всем элементам этого набора данных.

Это преобразование применяет map_func к каждому элементу этого набора данных и возвращает новый набор данных, содержащий преобразованные элементы в том же порядке, в котором они появлялись во входных данных. map_func может использоваться для изменения как значений, так и структуры элементов набора данных. Например, добавление 1 к каждому элементу или проектирование подмножества компонентов элемента.

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 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 определено map_func (eager или graph), tf.data отслеживает функцию и выполняет её как граф. Для использования Python-кода внутри функции у вас есть несколько вариантов:

1) Используйте AutoGraph для преобразования Python-кода в эквивалентное вычисление графа. Недостатком этого подхода является то, что AutoGraph может преобразовать часть, но не весь Python-код.

2) Используйте tf.py_function, что позволяет писать произвольный Python-код, 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, который также позволяет писать произвольный Python-код. 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 общем случае исключает возможность выполнения пользовательских преобразований параллельно (из-за блокировки интерпретатора Python).

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

map_with_legacy_function

Просмотреть исходный код

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

Применяет map_func ко всем элементам этого набора данных. (устарело)

Примечание: Это аварийный выход для существующих применений map, которые не работают с функциями V2. Новые применения настоятельно не рекомендуются, а существующие должны перейти на map, так как этот метод будет удален в V2.

options

Просмотреть исходный код

options()

Возвращает параметры для этого набора данных и его входов.

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 заполненные пакеты.

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, что пакеты имеют одинаковое внешнее измерение, вы должны установить аргумент drop_remainder в True, чтобы предотвратить создание более мелкого пакета.

В отличие от tf.data.Dataset.batch, входные элементы для формирования пакетов могут иметь разные формы, и это преобразование дополнит каждый компонент до соответствующей формы в padded_shapes. Аргумент padded_shapes определяет результирующую форму для каждого измерения каждого компонента в выходном элементе:

• Если измерение является постоянным, компонент будет дополнен до этого размера в этом измерении.
• Если измерение неизвестно, компонент будет дополнен до максимальной длины 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 разные формы, в tf.sparse.SparseTensor.

prefetch

Просмотреть исходный код

prefetch(
    buffer_size
)

Создает набор данных, который предзагружает элементы из этого набора данных.

Большинство конвейеров ввода данных на основе наборов данных должны заканчиваться вызовом prefetch. Это позволяет подготавливать последующие элементы, пока обрабатывается текущий элемент. Это часто улучшает задержку и пропускную способность, ценой увеличения использования памяти для хранения предварительно загруженных элементов.

Примечание: Подобно другим методам Dataset, prefetch работает с элементами входного набора данных. Он не понимает разницу между примерами и пакетами. examples.prefetch(2) будет предзагружать два элемента (2 примера), а examples.batch(20).prefetch(2) будет предзагружать 2 элемента (2 пакета по 20 примеров в каждом).

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
)

Создает набор данных из 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
)

Редуцирует входной набор данных до одного элемента.

Трансформация вызывает reduce_func последовательно для каждого элемента входного набора данных до исчерпания набора данных, агрегируя информацию во внутренней переменной состояния. Аргумент initial_state используется для начального состояния, а конечное состояние возвращается в качестве результата.

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 каждое исходное значение отображается 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 различные повторения могут генерировать разные элементы.

shard

Просмотреть исходный код

shard(
    num_shards, index
)

Создает набор данных, который включает только 1/num_shards этого набора данных.

shard является детерминированным. Набор данных, созданный A.shard(n, i), будет содержать все элементы A, чей индекс mod n = 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 распределенном обучении, так как он позволяет каждому узлу считывать уникальный подмножество.

При чтении одного входного файла, можно 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 набор данных перед применением любого оператора случайного выбора (например, shuffle).
• В целом лучше, если оператор разбиения используется на ранней стадии конвейера набора данных. Например, при чтении из набора файлов TFRecord, разделите набор данных перед преобразованием набора данных в входные выборки. Это предотвращает чтение каждого файла на каждом узле. Ниже приведён пример эффективной стратегии разбиения 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
)

Случайным образом 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, превышающий или равный полному размеру набора данных.

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

reshuffle_each_iteration управляет тем, должен ли порядок перемешивания быть разным для каждой эпохи. В TF 1.X стандартный способ создания эпох был с помощью 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 по 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, пропускающий count элементов из этого набора данных.

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

take

Просмотреть 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

Просмотреть 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

Просмотреть исходный код

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

Объединяет (вложенные) входные элементы в набор данных (вложенных) окон.

«Окно» — это конечный набор данных из плоских элементов размером size (или возможно меньше, если нет достаточно входных элементов для заполнения окна и drop_remainder имеет значение False).

Аргумент shift определяет количество входных элементов, на которые смещается окно при каждом итерации. Если номера окон и элементов начинаются 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 при применении преобразования window к набору данных вложенных элементов, оно генерирует 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

Просмотреть исходный код

with_options(
    options
)

Возвращает новый tf.data.Dataset с заданными параметрами.

Параметры «глобальны» в том смысле, что они применяются ко всему набору данных. Если параметры устанавливаются несколько раз, они объединяются, пока разные параметры не используют разные значения, отличные от 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

Просмотреть исходный код

@staticmethod
zip(
    datasets
)

Создаёт Dataset путём объединения заданных наборов данных.

Этот метод имеет схожую семантику с встроенной функцией zip() в Python, с основным отличием, заключающимся в том, что аргумент datasets может быть произвольной вложенной структурой из 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__

Просмотреть исходный код

__bool__()

__iter__

Просмотреть исходный код

__iter__()

Создаёт итератор для элементов этого набора данных.

Возвращаемый итератор реализует протокол Python Iterator.

__len__

Просмотреть исходный код

__len__()

Возвращает длину набора данных, если она известна и конечна.

Этот метод требует, чтобы вы выполняли код в режиме eager и чтобы длина набора данных была известна и не бесконечна. Если длина может быть неизвестной или бесконечной, или если вы выполняете код в режиме графа, используйте tf.data.Dataset.cardinality вместо этого.

__nonzero__

Просмотреть исходный код

__nonzero__()