.. _cn_api_fluid_layers_beam_search:

beam_search
-------------------------------

.. py:function:: paddle.fluid.layers.beam_search(pre_ids, pre_scores, ids, scores, beam_size, end_id, level=0, is_accumulated=True, name=None, return_parent_idx=False)

束搜索(Beam search)是在机器翻译等生成任务中选择候选词的一种经典算法

更多细节参考 `Beam Search <https://en.wikipedia.org/wiki/Beam_search>`_

**该OP仅支持LoDTensor**，在计算产生得分之后使用，完成单个时间步内的束搜索。具体而言，在计算部分产生 ``ids`` 和 ``scores`` 后，对于每个源句（样本）该OP从 ``ids`` 中根据其对应的 ``scores`` 选择当前时间步 top-K （``K`` 是 ``beam_size``）的候选词id。而 ``pre_id`` 和 ``pre_scores`` 是上一时间步 ``beam_search`` 的输出，加入输入用于特殊处理到达结束的翻译候选。

注意，如果 ``is_accumulated`` 为 True，传入的 ``scores`` 应该是累积分数。反之，``scores`` 是单步得分，会在该OP内被转化为log值并累积到 ``pre_scores`` 作为最终得分。如需使用长度惩罚，应在计算累积分数前使用其他OP完成。

束搜索的完整用法请参阅以下示例：

     fluid/tests/book/test_machine_translation.py



参数:
    - **pre_ids** （Variable） - LoD level为2的LodTensor，表示前一时间步选择的候选id，是前一时间步 ``beam_search`` 的输出。第一步时，其形状应为为 :math:`[batch\_size，1]` ， lod应为 :math:`[[0,1，...，batch\_size]，[0,1，...，batch\_size]]` 。数据类型为int64。
    - **pre_scores** （Variable） - 维度和LoD均与 ``pre_ids`` 相同的LodTensor，表示前一时间步所选id对应的累积得分，是前一时间步 ``beam_search`` 的输出。数据类型为float32。
    - **ids** （None|Variable） - 包含候选id的LodTensor。LoD应与 ``pre_ids`` 相同，形状为 :math:`[batch\_size \times beam\_size，K]` ，其中第一维大小与 ``pre_ids`` 相同且``batch_size`` 会随样本到达结束而自动减小， ``K`` 应该大于 ``beam_size`` 。数据类型为int64。可为空，为空时使用 ``scores`` 上的索引作为id。
    - **scores** （Variable） - 表示 ``ids`` 对应的累积分数的LodTensor变量, 维度和LoD均与 ``ids`` 相同。
    - **beam_size** （int） - 指明束搜索中的束宽度。
    - **end_id** （int） - 指明标识序列结束的id。
    - **level** （int，可选） - **可忽略，当前不能更改** 。知道LoD level为2即可，两层lod的意义如下： 第一级表示每个源句（样本）包含的beam大小，若满足结束条件（达到 ``beam_size`` 个结束）则变为0；第二级是表示每个beam被选择的次数。
    - **is_accumulated** （bool，可选） - 指明输入分数 ``scores`` 是否为累积分数，默认为True。
    - **name**  (str，可选) – 具体用法请参见 :ref:`api_guide_Name` ，一般无需设置，默认值为None。
    - **return_parent_idx** （bool，可选） - 指明是否返回一个额外的Tensor，该Tensor保存了选择的id的父节点（beam）在 ``pre_id`` 中索引，可用于通过gather OP更新其他Tensor的内容。默认为False。


返回：Variable的二元组或三元组。二元组中包含了当前时间步选择的id和对应的累积得分两个LodTensor，形状相同且均为 :math:`[batch\_size×beam\_size，1]` ，LoD相同且level均为2，数据类型分别为int64和float32；若 ``return_parent_idx`` 为True时为三元组，多返回一个保存了父节点在 ``pre_id`` 中索引的Tensor，形状为 :math:`[batch\_size \times beam\_size]` ，数据类型为int64。

返回类型：tuple

**代码示例**

..  code-block:: python

    import paddle.fluid as fluid

    # 假设 `probs` 包含计算神经元所得的预测结果
    # `pre_ids` 和 `pre_scores` 为beam_search之前时间步的输出
    beam_size = 4
    end_id = 1
    pre_ids = fluid.layers.data(
        name='pre_id', shape=[1], lod_level=2, dtype='int64')
    pre_scores = fluid.layers.data(
        name='pre_scores', shape=[1], lod_level=2, dtype='float32')
    probs = fluid.layers.data(
        name='probs', shape=[10000], dtype='float32')
    topk_scores, topk_indices = fluid.layers.topk(probs, k=beam_size)
    accu_scores = fluid.layers.elementwise_add(
                                          x=fluid.layers.log(x=topk_scores),
                                          y=fluid.layers.reshape(
                                              pre_scores, shape=[-1]),
                                          axis=0)
    selected_ids, selected_scores = fluid.layers.beam_search(
                                          pre_ids=pre_ids,
                                          pre_scores=pre_scores,
                                          ids=topk_indices,
                                          scores=accu_scores,
                                          beam_size=beam_size,
                                          end_id=end_id)











