1.SPARK-38864 - Spark支持unpivot源码分析
2.PyTorch 源码解读之 torch.utils.data：解析数据处理全流程
3.3. torch.utils里需要掌握的函数
4.MMDetection3D之DETR3D源码解析：整体流程篇
5.U-Net代码解读python[每周一篇]Week1-U-Net
6.PyTorch - DataLoader 源码解析（一）

SPARK-38864 - Spark支持unpivot源码分析

       unpivot是数据库系统中用于列转行的内置函数，如SQL SERVER, Oracle等。以数据集tb1为例，每个数字代表某个人在某个学科的成绩。若要将此表扩展为三元组，可使用union实现。upnp 源码但随列数增加，SQL语句变长。许多SQL引擎提供内置函数unpivot简化此过程。unpivot使用时需指定保留列、进行转行的列、新列名及值列名。

       SPARK从SPARK-版本开始支持DataSet的unpivot函数，逐步扩展至pyspark与SQL。在Dataset API中，ids为要保留的Column数组，Column类提供了从String构造Column的隐式转换，方便使用。利用此API，可通过unpivot函数将数据集转换为所需的三元组。values表示转行列，variableColumnName为新列名，valueColumnName为值列名。

       Analyser阶段解析unpivot算子，将逻辑执行计划转化为物理执行计划。当用户开启hive catalog，SPARK SQL根据表名和metastore URL查找表元数据，转化为Hive相关逻辑执行计划。物理执行计划如BroadcastHashJoinExec，表示具体的执行策略。规则ResolveUnpivot将包含unpivot的算子转换为Expand算子，在物理执行计划阶段执行。此转换由开发者自定义规则完成，通过遍历逻辑执行计划树，根据节点类型及状态进行不同处理。

       unpivot函数实现过程中，fio源码分析首先将原始数据集投影为包含ids、variableColumnName、valueColumnName的列，实现语义转换。随后，通过map函数处理values列，构建新的行数据，最终返回Expand算子。在物理执行计划阶段，Expand算子将数据转换为所需形式，实现unpivot功能。

       综上所述，SPARK内置函数unpivot的实现通过解析列参数，组装Expand算子完成，为用户提供简便的列转行功能。通过理解此过程，可深入掌握SPARK SQL的开发原理与内在机制。

PyTorch 源码解读之 torch.utils.data：解析数据处理全流程

       文@

       目录

       0 前言

       1 Dataset

       1.1 Map-style dataset

       1.2 Iterable-style dataset

       1.3 其他 dataset

       2 Sampler

       3 DataLoader

       3.1 三者关系 (Dataset, Sampler, Dataloader)

       3.2 批处理

       3.2.1 自动批处理（默认）

       3.2.2 关闭自动批处理

       3.2.3 collate_fn

       3.3 多进程处理 (multi-process)

       4 单进程

       5 多进程

       6 锁页内存 (Memory Pinning)

       7 预取 (prefetch)

       8 代码讲解

       0 前言

       本文以 PyTorch 1.7 版本为例，解析 torch.utils.data 模块在数据处理流程中的应用。

       理解 Python 中的迭代器是解读 PyTorch 数据处理逻辑的关键。Dataset、Sampler 和 DataLoader 三者共同构建数据处理流程。

       迭代器通过实现 __iter__() 和 __next__() 方法，支持数据的循环访问。Dataset 提供数据获取接口，Sampler 控制遍历顺序，DataLoader 负责加载和批处理数据。

       1 Dataset

       Dataset 包括 Map-style 和 Iterable-style 两种，分别用于索引访问和迭代访问数据。

       Map-style dataset 通过实现 __getitem__() 和 __len__() 方法，支持通过索引获取数据。

       Iterable-style dataset 实现 __iter__() 方法，适用于随机访问且批次大小依赖于获取数据的场景。

       2 Sampler

       Sampler 用于定义数据遍历的顺序，支持用户自定义和 PyTorch 提供的coc 外挂 源码内置实现。

       3 DataLoader

       DataLoader 是数据加载的核心，支持 Map-style 和 Iterable-style Dataset，提供单多进程处理和批处理等功能。

       通过参数配置，如 batch_size、drop_last、collate_fn 等，DataLoader 实现了数据的自动和手动批处理。

       4 批处理

       3.2.1 自动批处理（默认）

       DataLoader 默认使用自动批处理，通过参数控制批次生成和样本整理。

       3.2.2 关闭自动批处理

       关闭自动批处理，允许用户自定义批处理逻辑或处理单个样本。

       3.2.3 collate_fn

       collate_fn 是手动批处理时的关键，用于整理单个样本为批次。

       5 多进程

       多进程处理通过 num_workers 参数启用，加速数据加载。

       6 单进程

       单进程模式下，数据加载可能影响计算流程，适用于数据量小且无需多进程的场景。

       7 锁页内存 (Memory Pinning)

       Memory Pinning 技术确保数据在 GPU 加速过程中快速传输，提高性能。

       8 代码讲解

       通过具体代码分析，展示了 DataLoader 的初始化、迭代和数据获取过程，涉及迭代器、Sampler 和 Dataset 的交互。

3. torch.utils里需要掌握的函数

       在深度学习框架PyTorch中，torch.utils模块提供了许多实用工具，帮助我们有效地处理和加载数据。其中几个关键组件包括：

       1. DataLoader：这是数据加载的核心工具，它封装了Dataset类，使得我们可以并行加载和处理数据，提高训练效率。使用DataLoader时，要特别注意add方法的漂亮表单源码运用。

       2. Dataset：有Map-style的TensorDataset，它允许我们将数据和标签打包成Tensor，便于在索引过程中同时获取数据和对应的标签。源代码如下：

       python

        dataset = TensorDataset(data, labels)

       3. IterableDataset：例如IterableDataset，其加载数据的方式更像迭代器，适用于需要逐批处理的数据源。同样，add方法在使用时也需要注意：

       python

        iterable_dataset = IterableDataset()

        iterable_dataset.add(...)

       4. ConcatDataset和ChainDataset：前者用于连接多个Dataset，后者则适用于连接多个IterableDataset，方便处理多源数据集。

       5. Subset：用于从一个Dataset中提取指定索引序列的子集，这对于数据增强或者验证集划分非常有用。

       通过熟练掌握这些torch.utils中的函数，我们可以更有效地组织和处理数据，提高模型训练的灵活性和性能。

MMDetection3D之DETR3D源码解析：整体流程篇

       关于torch.distributed.launch的更多细节： blog.csdn.net/magic_ll/...

       设置config file和work dir，work dir保存最终config，log等信息，work dir默认为path/to/user/work_dir/

       作者将自定义的部分放在 'projects/mmdet3d_plugin/' 文件夹下，通过registry类注册模块，这里利用importlib导入模块并初始化自定义的类。

       这里设置模型的输出信息保存路径、gpus等模型的运行时环境参数

       这里初始化模型，初始化train_dataset和val_dataset

       这部分完成了DataLoader的初始化，runner和hooks的初始化，并且按照workflow运行runner。

U-Net代码解读python[每周一篇]Week1-U-Net

       本文提供Python版本的U-Net代码解读，内容覆盖数据加载、模型架构、训练及结果展示。源码及数据集可在线获取，详细步骤如下：

       1. 数据集加载：`dataset.py`文件负责数据读取与预处理，确保输入数据符合模型需求。

       2. U-Net模块定义：`unet_parts.py`中定义U-Net结构中的关键组件，包括卷积层、源码安装openssl下采样层、上采样层和连接层，实现特征提取与语义分割。

       3. U-Net模型构建：`unet_model.py`整合各部分，构建完整的U-Net模型，实现图像分割任务。

       4. 模型训练：`train.py`脚本用于训练U-Net模型，设置超参数、损失函数、优化器等，以优化模型性能。

       5. 结果展示：`resultshow.py`展示训练效果，包括分割结果可视化等。

       源码链接：LYK/U-Net-Week1-(github.com)

       训练流程及结果可参照：Pytorch深度学习实战教程（三）：UNet模型训练，深度解析！-腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)

       通过以上步骤，开发者能够深入理解U-Net在生物医学图像分割领域的应用，掌握其代码实现与训练技巧。

PyTorch - DataLoader 源码解析（一）

       本文为作者基于个人经验进行的初步解析，由于能力有限，可能存在遗漏或错误，敬请各位批评指正。

       本文并未全面解析 DataLoader 的全部源码，仅对 DataLoader 与 Sampler 之间的联系进行了分析。以下内容均基于单线程迭代器代码展开，多线程情况将在后续文章中阐述。

       以一个简单的数据集遍历代码为例，在循环中，数据是如何从 loader 中被取出的？通过断点调试，我们发现循环时，代码进入了 torch.utils.data.DataLoader 类的 __iter__() 方法，具体内容如下：

       可以看到，该函数返回了一个迭代器，主要由 self._get_iterator() 和 self._iterator._reset(self) 提供。接下来，我们进入 self._get_iterator() 方法查看迭代器的产生过程。

       在此方法中，根据 self.num_workers 的数量返回了不同的迭代器，主要区别在于多线程处理方式不同，但这两种迭代器都是继承自 _BaseDataLoaderIter 类。这里我们先看单线程下的例子，进入 _SingleProcessDataLoaderIter(self)。

       构造函数并不复杂，在父类的构造器中执行了大量初始化属性，然后在自己的构造器中获得了一个 self._dataset_fetcher。此时继续单步前进断点，发现程序进入到了父类的 __next__() 方法中。

       在分析代码之前，我们先整理一下目前得到的信息：

       下面是 __next__() 方法的内容：

       可以看到最后返回的是变量 data，而 data 是由 self._next_data() 生成的，进入这个方法，我们发现这个方法由子类负责实现。

       在这个方法中，我们可以看到数据从 self._dataset_fecther.fetch() 中得到，需要依赖参数 index，而这个 index 由 self._next_index() 提供。进入这个方法可以发现它是由父类实现的。

       而前面的 index 实际上是由这个 self._sampler_iter 迭代器提供的。查找 self._sampler_iter 的定义，我们发现其在构造函数中。

       仔细观察，我们可以在倒数第 4 行发现 self._sampler_iter = iter(self._index_sampler)，这个迭代器就是这里的 self._index_sampler 提供的，而 self._index_sampler 来自 loader._index_sampler。这个 loader 就是最外层的 DataLoader。因此我们回到 DataLoader 类中查看这个 _index_sampler 是如何得到的。

       我们可以发现 _index_sampler 是一个由 @property 装饰得到的属性，会根据 self._auto_collation 来返回 self.batch_sampler 或者 self.sampler。再次整理已知信息，我们可以得到：

       因此，只要知道 batch_sampler 和 sampler 如何返回 index，就能了解整个流程。

       首先发现这两个属性来自 DataLoader 的构造函数，因此下面先分析构造函数。

       由于构造函数代码量较大，因此这里只关注与 Sampler 相关的部分，代码如下：

       在这里我们只关注以下部分：

       代码首先检查了参数的合法性，然后进行了一轮初始化属性，接着判断了 dataset 的类型，处理完特殊情况。接下来，函数对参数冲突进行了判断，共判断了 3 种参数冲突：

       检查完参数冲突后，函数开始创建 sampler 和 batch_sampler，如下图所示：

       注意，仅当未指定 sampler 时才会创建 sampler；同理，仅在未指定 batch_sampler 且存在 batch_size 时才会创建 batch_sampler。

       在 DataLoader 的构造函数中，如果不指定参数 batch_sampler，则默认创建 BatchSampler 对象。该对象需要一个 Sampler 对象作为参数参与构造。这也是在构造函数中，batch_sampler 与 sampler 冲突的原因之一。因为传入一个 batch_sampler 时，说明 sampler 已经作为参数完成了 batch_sampler 的构造，若再将 sampler 传入 DataLoader 是多余的。

       以第一节中的简单代码为例，此时并未指定 Sampler 和 batch_sampler，也未指定 batch_size，默认为 1，因此在 DataLoader 构造时，创建了一个 SequencialSampler，并传入了 BatchSampler 进行构建。继续第一节中的断点，可以发现：

       具体使用 sampler 还是 batch_sampler 来生成 index，取决于 _auto_collation，而从上面的代码发现，只要存在 self.batch_sampler 就永远使用 batch_sampler 来生成。batch_sampler 与 sampler 冲突的原因之二：若不设置冲突，那么使用者试图同时指定 batch_sampler 与 sampler 后，尤其是在使用者继承了新的 Sampler 子类后， sampler 在获取数据的时候完全没有被使用，这对开发者来说是一个困惑的现象，容易引起不易察觉的 BUG。

       继续断点发现程序进入了 BatchSampler 的 __iter__() 方法，代码如下：

       从代码中可以发现，程序不停地从 self.sampler 中获取 idx 加入列表，直到填满一个 batch 的量，并将这一整个 batch 的 index 返回到迭代器的 _next_data()。

       此处由 self._dataset_fetcher.fetch(index) 来获取真正的数据，进入函数后看到：

       这里依然根据 self.auto_collation（来自 DataLoader._auto_collation）进行分别处理，但是总体逻辑都是通过 self.dataset[] 来调用 Dataset 对象的 __getitem__() 方法。

       此处的 Dataset 是来自 torchvision 的 DatasetFolder 对象，这里读取文件路径中的后，经过转换变为 Tensor 对象，与标签 target 一起返回。参数中的 index 是由迭代器的 self._dataset_fetcher.fetch() 传入。

       整个获取数据的流程可以用以下流程图简略表示：

       注意：

       另附：

       对于一条循环语句，在执行过程中发生了以下事件：

求决策树源代码。最好使用matlab实现。

       function [Tree RulesMatrix]=DecisionTree(DataSet,AttributName)

       %输入为训练集，为离散后的数字，如记录1：1 1 3 2 1；

       %前面为属性列，最后一列为类标

       if nargin<1

        error('请输入数据集');

       else

        if isstr(DataSet)

        [DataSet AttributValue]=readdata2(DataSet);

        else

        AttributValue=[];

        end

       end

       if nargin<2

        AttributName=[];

       end

        Attributs=[1:size(DataSet,2)-1];

        Tree=CreatTree(DataSet,Attributs);

        disp([char() 'The Decision Tree:']);

        showTree(Tree,0,0,1,AttributValue,AttributName);

        Rules=getRule(Tree);

        RulesMatrix=zeros(size(Rules,1),size(DataSet,2));

        for i=1:size(Rules,1)

        rule=cell2struct(Rules(i,1),{ 'str'});

        rule=str2num([rule.str([1:(find(rule.str=='C')-1)]) rule.str((find(rule.str=='C')+1):length(rule.str))]);

        for j=1:(length(rule)-1)/2

        RulesMatrix(i,rule((j-1)*2+1))=rule(j*2);

        end

        RulesMatrix(i,size(DataSet,2))=rule(length(rule));

        end

       end

       function Tree=CreatTree(DataSet,Attributs) %决策树程序 输入为：数据集，属性名列表

        %disp(Attributs);

        [S ValRecords]=ComputEntropy(DataSet,0);

        if(S==0) %当样例全为一类时退出，返回叶子节点类标

        for i=1:length(ValRecords)

        if(length(ValRecords(i).matrix)==size(DataSet,1))

        break;

        end

        end

        Tree.Attribut=i;

        Tree.Child=[];

        return;

        end

        if(length(Attributs)==0) %当条件属性个数为0时返回占多数的类标

        mostlabelnum=0;

        mostlabel=0;

        for i=1:length(ValRecords)

        if(length(ValRecords(i).matrix)>mostlabelnum)

        mostlabelnum=length(ValRecords(i).matrix);

        mostlabel=i;

        end

        end

        Tree.Attribut=mostlabel;

        Tree.Child=[];

        return;

        end

        for i=1:length(Attributs)

        [Sa(i) ValRecord]=ComputEntropy(DataSet,i);

        Gains(i)=S-Sa(i);

        AtrributMatric(i).val=ValRecord;

        end

        [maxval maxindex]=max(Gains);

        Tree.Attribut=Attributs(maxindex);

        Attributs2=[Attributs(1:maxindex-1) Attributs(maxindex+1:length(Attributs))];

        for j=1:length(AtrributMatric(maxindex).val)

        DataSet2=[DataSet(AtrributMatric(maxindex).val(j).matrix',1:maxindex-1) DataSet(AtrributMatric(maxindex).val(j).matrix',maxindex+1:size(DataSet,2))];

        if(size(DataSet2,1)==0)

        mostlabelnum=0;

        mostlabel=0;

        for i=1:length(ValRecords)

        if(length(ValRecords(i).matrix)>mostlabelnum)

        mostlabelnum=length(ValRecords(i).matrix);

        mostlabel=i;

        end

        end

        Tree.Child(j).root.Attribut=mostlabel;

        Tree.Child(j).root.Child=[];

        else

        Tree.Child(j).root=CreatTree(DataSet2,Attributs2);

        end

        end

       end

       function [Entropy RecordVal]=ComputEntropy(DataSet,attribut) %计算信息熵

        if(attribut==0)

        clnum=0;

        for i=1:size(DataSet,1)

        if(DataSet(i,size(DataSet,2))>clnum) %防止下标越界

        classnum(DataSet(i,size(DataSet,2)))=0;

        clnum=DataSet(i,size(DataSet,2));

        RecordVal(DataSet(i,size(DataSet,2))).matrix=[];

        end

        classnum(DataSet(i,size(DataSet,2)))=classnum(DataSet(i,size(DataSet,2)))+1;

        RecordVal(DataSet(i,size(DataSet,2))).matrix=[RecordVal(DataSet(i,size(DataSet,2))).matrix i];

        end

        Entropy=0;

        for j=1:length(classnum)

        P=classnum(j)/size(DataSet,1);

        if(P~=0)

        Entropy=Entropy+(-P)*log2(P);

        end

        end

        else

        valnum=0;

        for i=1:size(DataSet,1)

        if(DataSet(i,attribut)>valnum) %防止参数下标越界

        clnum(DataSet(i,attribut))=0;

        valnum=DataSet(i,attribut);

        Valueexamnum(DataSet(i,attribut))=0;

        RecordVal(DataSet(i,attribut)).matrix=[]; %将编号保留下来，以方便后面按值分割数据集

        end

        if(DataSet(i,size(DataSet,2))>clnum(DataSet(i,attribut))) %防止下标越界

        Value(DataSet(i,attribut)).classnum(DataSet(i,size(DataSet,2)))=0;

        clnum(DataSet(i,attribut))=DataSet(i,size(DataSet,2));

        end

        Value(DataSet(i,attribut)).classnum(DataSet(i,size(DataSet,2)))= Value(DataSet(i,attribut)).classnum(DataSet(i,size(DataSet,2)))+1;

        Valueexamnum(DataSet(i,attribut))= Valueexamnum(DataSet(i,attribut))+1;

        RecordVal(DataSet(i,attribut)).matrix=[RecordVal(DataSet(i,attribut)).matrix i];

        end

        Entropy=0;

        for j=1:valnum

        Entropys=0;

        for k=1:length(Value(j).classnum)

        P=Value(j).classnum(k)/Valueexamnum(j);

        if(P~=0)

        Entropys=Entropys+(-P)*log2(P);

        end

        end

        Entropy=Entropy+(Valueexamnum(j)/size(DataSet,1))*Entropys;

        end

        end

       end

       function showTree(Tree,level,value,branch,AttributValue,AttributName)

        blank=[];

        for i=1:level-1

        if(branch(i)==1)

        blank=[blank ' |'];

        else

        blank=[blank ' '];

        end

        end

        blank=[blank ' '];

        if(level==0)

        blank=[' (The Root):'];

        else

        if isempty(AttributValue)

        blank=[blank '|_____' int2str(value) '______'];

        else

        blank=[blank '|_____' value '______'];

        end

        end

        if(length(Tree.Child)~=0) %非叶子节点

        if isempty(AttributName)

        disp([blank 'Attribut ' int2str(Tree.Attribut)]);

        else

        disp([blank 'Attribut ' AttributName{ Tree.Attribut}]);

        end

        if isempty(AttributValue)

        for j=1:length(Tree.Child)-1

        showTree(Tree.Child(j).root,level+1,j,[branch 1],AttributValue,AttributName);

        end

        showTree(Tree.Child(length(Tree.Child)).root,level+1,length(Tree.Child),[branch(1:length(branch)-1) 0 1],AttributValue,AttributName);

        else

        for j=1:length(Tree.Child)-1

        showTree(Tree.Child(j).root,level+1,AttributValue{ Tree.Attribut}{ j},[branch 1],AttributValue,AttributName);

        end

        showTree(Tree.Child(length(Tree.Child)).root,level+1,AttributValue{ Tree.Attribut}{ length(Tree.Child)},[branch(1:length(branch)-1) 0 1],AttributValue,AttributName);

        end

        else

        if isempty(AttributValue)

        disp([blank 'leaf ' int2str(Tree.Attribut)]);

        else

        disp([blank 'leaf ' AttributValue{ length(AttributValue)}{ Tree.Attribut}]);

        end

        end

       end

       function Rules=getRule(Tree)

        if(length(Tree.Child)~=0)

        Rules={ };

        for i=1:length(Tree.Child)

        content=getRule(Tree.Child(i).root);

        %disp(content);

        %disp([num2str(Tree.Attribut) ',' num2str(i) ',']);

        for j=1:size(content,1)

        rule=cell2struct(content(j,1),{ 'str'});

        content(j,1)={ [num2str(Tree.Attribut) ',' num2str(i) ',' rule.str]};

        end

        Rules=[Rules;content];

        end

        else

        Rules={ ['C' num2str(Tree.Attribut)]};

        end

       end

详解数据读取--Dataset, Samper, Dataloader

       在使用Pytorch进行模型训练时，数据读取过程常涉及到Dataset、Dataloader以及Sampler三个核心组件。通常情况下，我们自定义一个继承自Dataset的类来创建数据集，并作为Dataloader的初始化参数。Dataloader则根据初始化参数如batch_size和shuffle等完成数据加载。本文将深入解析这三个组件如何协同作用，完成数据读取任务。

       在构建Dataloader时，两个关键参数sampler和batch_sampler及collate_fn通常被指定。sampler需要继承自torch.utils.data.Sampler类，而collate_fn通常是一个函数。未指定时它们具有默认值。数据读取流程是由Dataset、Dataloader和Sampler共同完成的。本文章将通过源码解析它们如何协同工作。

       在理解Dataset、Dataloader和Sampler的联动之前，我们先对迭代器和生成器的概念进行梳理。迭代器iterator和可迭代对象iterable是Python中用于数据遍历的基础概念。一个iterable对象能够通过`iter()`函数获取其对应的iterator对象，而iterator对象在遍历时通过`next()`函数获取iterable中的下一个元素。实际上，for循环的`in`操作符在背后依赖于iterable和iterator的相互作用。

       生成器generator是一种特殊的迭代器，具有`yield`关键字，可以实现函数的暂停与恢复，非常适合用于生成序列数据。其操作方式类似于函数调用，但能暂停执行并在需要时恢复，生成序列数据。

       在数据读取流程中，Dataloader创建的迭代器最终指向Dataset。具体实现中，Dataloader首先初始化一个iterator对象，通常基于自定义的Sampler。当使用for循环遍历Dataloader时，实际上在遍历这个迭代器。Sampler负责确定数据读取顺序，而Dataset提供实际的数据点。Dataloader内部实现了一个`_next_data()`函数，负责从Dataset中提取并打包成批次数据，再通过`collate_fn`处理，最终生成训练批次。

       在Dataloader中，`_next_index()`函数用于获取下一个批次的索引。这些索引由Sampler生成，通常基于随机或顺序策略。获取索引后，Dataloader使用`_dataset_fetcher.fetch(index)`从Dataset中读取数据点。Dataset可能根据其类型（如`IterableDataset`或继承自`Dataset`的自定义类）实现具体的读取逻辑，通常通过`__getitem__`方法获取指定索引的数据。

       最后，数据点通过`collate_fn`进行打包，确保批次中的数据结构一致，适应模型训练的需求。整个过程展示了Dataset、Dataloader和Sampler如何协同工作，从数据集读取数据点，确定读取顺序，到最终生成可用于模型训练的批次数据。

       综上所述，理解Dataset、Dataloader和Sampler的协同作用是构建高效数据加载系统的关键。通过精心设计这些组件，可以显著提高数据处理效率，优化模型训练过程。