在使用Pytorch时经常碰见这些函数cross_entropy，CrossEntropyLoss, log_softmax, softmax。

首先要知道上面提到的这些函数一部分是来自于torch.nn,而另一部分则来自于torch.nn.functional(常缩写为F）。二者函数的区别可参见 知乎:torch.nn和funtional函数区别是什么？

下面是对与cross entropy有关的函数做的总结：

torch.nn	torch.nn.functional (F)
CrossEntropyLoss	cross_entropy
LogSoftmax	log_softmax
NLLLoss	nll_loss

下面将主要介绍torch.nn.functional中的函数为主,torch.nn中对应的函数其实就是对F里的函数进行包装以便管理变量等操作。

一、F.cross_entropy( )

这个函数就是我们常说的softmax Loss。这里暂时只说一下pytorch中该函数的用法（主要是一些平时被忽略的参数）

函数原型为：

cross_entropy(input, target, weight=None, size_average=None, ignore_index=-100, reduce=None, reduction='elementwise_mean')

• input 一个shape为[N,C]的Tensor，其中N代表样本个数，C代表类别数目
• target 样本标签，其shape要求为大小为 n 的 1—D tensor，包含类别的索引(0到 n-1),要求 0 <= targets[i] <= C-1
• weight 该参数指定每个类别占loss的权重.。1-D tensor，n个元素，分别代表n类的权重，如果你的训练样本很不均衡的话，是非常有用的。默认值为None。，默认各类loss权重相同
• size_average（该参数不建议使用，后续版本可能被废弃），该参数指定loss是否在一个Batch内平均，即是否除以N。默认为True
• ignore_index 指定忽略某些类别的loss
• reduce (该参数不建议使用，后续版本可能会废弃)，首先说明该参数与size_average冲突，当该参数指定为False时size_average不生效，该参数默认为True。reduce为False时，对batch内的每个样本单独计算loss，loss的返回值Shape为[N],每一个数对应一个样本的loss。reduce为True时，根据size_average决定对N个样本的loss进行求和还是平均，此时返回的loss是一个数。
• reduction 该参数在新版本中是为了取代size_average和reduce参数的。它共有三种选项'elementwise_mean'，'sum'和'none'。'elementwise_mean'为默认情况，表明对N个样本的loss进行求平均之后返回(相当于reduce=True，size_average=True);'sum'指对n个样本的loss求和(相当于reduce=True，size_average=False);'none'表示直接返回n分样本的loss(相当于reduce=False)

举几个例子来说明情况（只讲讲reduction，其他都好理解就不说了）

1.默认情况,reduction = 'elementwise_mean'

假设网络的输出为out，标签为target(需要LongTensor）。我们的Batch_size为2，总共两个样本，3类。

import torch.nn.functional as F

out = torch.Tensor([[1,2,3],[3,4,1]])
target = torch.LongTensor([0,1])

loss = F.cross_entropy(out,target)
print(loss)


"""
out 为
tensor(1.3783)
"""

2.reduction = 'sum'

import torch.nn.functional as F

out = torch.Tensor([[1,2,3],[3,4,1]])
target = torch.LongTensor([0,1])
loss = F.cross_entropy(out,target,reduction='sum')
print(loss)



"""
out 为
tensor(2.7566)
"""

观察一下，是不是等于1中loss的两倍呢？

3.reduction = 'none'

import torch.nn.functional as F

out = torch.Tensor([[1,2,3],[3,4,1]])
target = torch.LongTensor([0,1])
loss = F.cross_entropy(out,target,reduction='none')
print(loss)



"""
out 为
tensor([2.4076, 0.3490])
"""

此次输出就是一个和样本数相等的向量了（前两个情况都是一个数），观察一下对这个向量求和或者求平均是不是等于前两个情况呢？