[PyTorch] rnn,lstm,gru中输入输出维度

本文中的RNN泛指LSTM，GRU等等

CNN中和RNN中batchSize的默认位置是不同的。

**CNN中**：batchsize的位置是position 0.
**RNN中**：batchsize的位置是position 1.
           

在RNN中输入数据格式：

对于最简单的RNN，我们可以使用两种方式来调用,torch.nn.RNNCell(),它只接受序列中的单步输入，必须显式的传入隐藏状态。torch.nn.RNN()可以接受一个序列的输入，默认会传入一个全0的隐藏状态，也可以自己申明隐藏状态传入。

输入大小是**三维**tensor[seq_len,batch_size,input_dim]

input_dim是输入的维度，比如是128
batch_size是一次往RNN输入句子的数目，比如是5。
seq_len是一个句子的最大长度，比如15
**所以千万注意，RNN输入的是序列，一次把批次的所有句子都输入了，得到的ouptut和hidden都是这个批次的所有的输出和隐藏状态，维度也是三维。**
**可以理解为现在一共有batch_size个独立的RNN组件，RNN的输入维度是input_dim，总共输入seq_len个时间步，则每个时间步输入到这个整个RNN模块的维度是[batch_size,input_dim]
           

# 构造RNN网络，x的维度5，隐层的维度10,网络的层数2
rnn_seq = nn.RNN(5, 10,2)  
# 构造一个输入序列，句长为 6，batch 是 3， 每个单词使用长度是 5的向量表示
x = torch.randn(6, 3, 5)
#out,ht = rnn_seq(x,h0) 
out,ht = rnn_seq(x) #h0可以指定或者不指定

           

问题1：这里out、ht的size是多少呢？

回答：out:6 * 3 * 10, ht: 2 * 3 * 10，out的输出维度[seq_len,batch_size,output_dim]，ht的维度[num_layers * num_directions, batch, hidden_size],如果是单向单层的RNN那么一个句子只有一个hidden。

问题2：out[-1]和ht[-1]是否相等？

回答：相等，隐藏单元就是输出的最后一个单元，可以想象，每个的输出其实就是那个时间步的隐藏单元

LSTM的输出多了一个memory单元

# 输入维度 50，隐层100维，两层
lstm_seq = nn.LSTM(50, 100, num_layers=2)
# 输入序列seq= 10，batch =3，输入维度=50
lstm_input = torch.randn(10, 3, 50)
out, (h, c) = lstm_seq(lstm_input) # 使用默认的全 0 隐藏状态

           

问题1：out和(h,c)的size各是多少？

回答：out：(10 * 3 * 100)，(h,c)：都是(2 * 3 * 100)

问题2：out[-1,:,:]和h[-1,:,:]相等吗？

回答： 相等

GRU比较像传统的RNN

gru_seq = nn.GRU(10, 20,2) # x_dim,h_dim,layer_num
gru_input = torch.randn(3, 32, 10) # seq，batch，x_dim
out, h = gru_seq(gru_input)