tf.data.experimental.RandomDataset

A Dataset псевдослучайных значений.

Наследуется от: Dataset

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 цепочку пользовательских Dataset преобразований, 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, преобразующий все элементы набора данных в NumPy.

Используйте as_numpy_iterator для проверки содержимого набора данных. Для просмотра форм и типов элементов печатайте 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 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 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 на True, чтобы предотвратить создание 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 проитерирован полностью. 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 считывать данные из файла кэша. Изменение входного конвейера до вызова .cache() не будет иметь эффекта, 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 точно такие же элементы во время 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 количество 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 Dataset путём конкатенации данного набора данных с заданным 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 функции enumerate в Python.

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]

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 сохраняется. Например, чтобы уплостить набор данных 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 вывод, 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
)

Создаёт набор данных, элементы которого генерируются функцией generator. (устаревшие аргументы)

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

Элементы, сгенерированные generator, должны быть совместимы с заданным аргументом output_signature или с аргументами output_types и (необязательно) output_shapes, какой из них был указан.

Рекомендуемый способ вызова from_generator — использовать аргумент output_signature. В этом случае вывод будет предполагаться состоящим из объектов с классами, формами и типами, определёнными 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, используя только аргумент output_types или вместе с аргументом output_shapes. В этом случае выход функции предполагается состоящим из объектов tf.Tensor с типами, определёнными output_types, и формами, которые либо неизвестны, либо определены output_shapes.

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, вызвавшая 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, помните, что среда выполнения может вызвать generator несколько раз (для поддержки повторения 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, элементы которого являются срезами заданных тензоров.

Указанные тензоры нарезаются по первому измерению. Эта операция сохраняет структуру входных тензоров, удаляя первое измерение каждого тензора и используя его как размер набора данных. Все входные тензоры должны иметь одинаковый размер в их 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, и режим eager execution не включён, значения будут встроены в график как одна или несколько операций tf.constant. Для больших наборов данных (> 1 ГБ) это может привести к потере памяти и ограничениям по размеру при сериализации графика. Если tensors содержит один или несколько больших массивов NumPy, рассмотрите альтернативный способ, описанный в данном руководстве.

from_tensors

Просмотреть исходный код

@staticmethod
from_tensors(
    tensors
)

Создаёт набор данных с одним элементом, содержащим заданные тензоры.

from_tensors создаёт набор данных, содержащий только один элемент. Чтобы разбить входной тензор 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 режим eager execution не включён, значения будут встроены в график как одна или несколько операций tf.constant. Для больших наборов данных (> 1 ГБ) это может привести к потере памяти и ограничениям по размеру при сериализации графика. Если tensors содержит один или несколько больших массивов NumPy, рассмотрите альтернативный способ, описанный в данном руководстве.

interleave

Просмотреть исходный код

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

Применяет функцию map_func ко всем элементам набора 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 производятся элементы. Аргумент cycle_length определяет количество входных элементов, которые обрабатываются одновременно. Если вы установите cycle_length в 1, эта операция будет обрабатывать по одному входному элементу за раз, и её результаты будут идентичны результатам операции tf.data.Dataset.flat_map. В общем, эта операция применит map_func к cycle_length входным элементам, откроет итераторы на возвращённых объектах Dataset, пройдёт по ним, производя block_length последовательных элементов из каждого итератора и получит следующий входной элемент каждый раз, когда достигнет конца итератора.

Например:

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 операцией, детерминирован, если map_func является чистой функцией и deterministic=True. Если map_func содержит какие-либо операции с состоянием, порядок доступа к этому состоянию не определён.

Производительность часто можно улучшить, установив num_parallel_calls, чтобы interleave использовал несколько потоков для получения элементов. Если детерминизм не требуется, для повышения производительности также можно установить 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

Посмотреть 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 с помощью glob, используйте Dataset.from_tensor_slices(filenames) вместо этого, так как повторное использование list_files для каждого имени файла может привести к плохой производительности при работе с удалёнными хранилищами.

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

Пример:

Если у нас на 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 каталога, набор данных вернёт:

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

map

Посмотреть 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, что и в исходном наборе. map_func может использоваться для изменения как значений, так и структуры элементов набора данных. Например, для добавления 1 к каждому элементу или для проекции подмножества компонент 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 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 (жадный или граф), tf.data отслеживает функцию и выполняет её как граф. Чтобы использовать Python-код 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 некоторые, но не все, части Python-кода.

2) Используйте tf.py_function, который позволяет писать произвольный Python-код, но, как правило, 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 тензоры 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 параллельной работы пользовательских преобразований (из-за блокировки интерпретатора Python).

Производительность часто можно улучшить, задав значение num_parallel_calls, чтобы map использовал несколько потоков для обработки элементов. Если не требуется детерминированный порядок, для повышения производительности можно задать значение 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)

options

Посмотреть исходный код

options()

Возвращает опции для этого набора данных и его входных данных.

padded_batch

Посмотреть 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.

Подобно 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 элементов входных данных N равномерно, и drop_remainder равно False). Если ваш код зависит от того, что все наборы имеют одинаковое внешнее измерение, вы должны установить аргумент drop_remainder в True, чтобы предотвратить создание меньшего набора.

В отличие от tf.data.Dataset.batch, входные элементы для объединения в наборы могут иметь различные 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 элементе выходных данных:

• Если измерение является константой, компонент будет дополнен до этого значения 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 с различными формами в tf.sparse.SparseTensor.

prefetch

Просмотреть исходный код

prefetch(
    buffer_size
)

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

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

Примечание: Как и другие методы Dataset, предварительная обработка работает с элементами входного набора данных. Он не различает примеры и пакеты. examples.prefetch(2) предварительно извлечёт два элемента (2 примера), а examples.batch(20).prefetch(2) предварительно извлечёт 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 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
)

Сводит входной набор данных к одному элементу.

Трансформация вызывает reduce_func последовательно на каждом элементе входного набора данных до тех пор, пока набор данных не исчерпается, агрегируя информацию во внутренней состояннии. 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, чтобы каждый исходный элемент был 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 различные повторения могут создавать различные элементы.

shard

Просмотреть исходный код

shard(
    num_shards, index
)

Создаёт Dataset, который содержит только 1/num_shards этого набора данных.

shard является детерминированным. Набор данных, созданный A.shard(n, i), будет содержать все элементы A, индекс которых 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 распределённом обучении, поскольку он позволяет каждому работнику 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 разбили набор данных до применения любого оператора случайного выбора (например, shuffle).
• В общем случае лучше использовать оператор разбиения на ранних этапах конвейера набора данных. Например, при чтении из набора файлов TFRecord разбейте набор данных до преобразования набора данных в входные образцы. Это предотвращает чтение каждого файла на каждом работнике. 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, большее 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 отличаться для каждой эпохи. В TF 1.X стандартный способ создания эпох осуществлялся 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 Python-итерируемыми объектами, что позволяет также создавать эпохи с помощью Python-итерации:

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
)

Создает 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

Просмотреть исходный код

take(
    count
)

Создает Dataset с максимально 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 меняться для каждого входного элемента, то для каждого элемента в наборе данных разгруппированный набор данных будет содержать B последовательных элементов с формой [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 более мелкие, непакетные 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 плоских элементов размером size (или возможно меньше, если нет достаточно входных элементов для заполнения окна и drop_remainder оценивается как False).

Аргумент shift определяет количество входных элементов, на которое окно перемещается при каждой итерации. Если окна и элементы нумеруются, начиная с 0, первый элемент окна 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 создает 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 «глобальные» в том смысле, что они применяются ко всему набору данных. Если параметры заданы несколько раз, они объединяются, при условии, что разные 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

Просмотреть исходный код

@staticmethod
zip(
    datasets
)

Создаёт Dataset путём объединения заданных наборов данных.

Этот метод имеет сходную семантику с встроенной функцией 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__

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 работали в режиме жадного исполнения и длина набора данных была известна и конечна. Если длина неизвестна или бесконечна, или если вы работаете в режиме графа, используйте tf.data.Dataset.cardinality вместо этого.

__nonzero__

Просмотреть исходный код

__nonzero__()