本篇文章主要通过一个简单的例子来实现神经网络。训练数据是随机产生的模拟数据集,解决二分类问题。
下面我们首先说一下,训练神经网络的一般过程:
1.定义神经网络的结构和前向传播的输出结果
2.定义损失函数以及反向传播优化的算法
3.生成会话(session)并且在训练数据上反复运行反向传播优化算法
要记住的一点是,无论神经网络的结构如何变化,以上三个步骤是不会改变的。
完整代码如下:
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import tensorflow as tf
#导入tensorflow工具包并简称为tf
from numpy.random import randomstate
#导入numpy工具包,生成模拟数据集
batch_size = 8
#定义训练数据batch的大小
w1 = tf.variable(tf.random_normal([ 2 , 3 ],stddev = 1 ,seed = 1 ))
w2 = tf.variable(tf.random_normal([ 3 , 1 ],stddev = 1 ,seed = 1 ))
#分别定义一二层和二三层之间的网络参数,标准差为1,随机产生的数保持一致
x = tf.placeholder(tf.float32,shape = (none, 2 ),name = 'x-input' )
y_ = tf.placeholder(tf.float32,shape = (none, 1 ),name = 'y-input' )
#输入为两个维度,即两个特征,输出为一个标签,声明数据类型float32,none即一个batch大小
#y_是真实的标签
a = tf.matmul(x,w1)
y = tf.matmul(a,w2)
#定义神经网络前向传播过程
cross_entropy = - tf.reduce_mean(y_ * tf.log(tf.clip_by_value(y, 1e - 10 , 1.0 )))
train_step = tf.train.adamoptimizer( 0.001 ).minimize(cross_entropy)
#定义损失函数和反向传播算法
rdm = randomstate( 1 )
dataset_size = 128
#产生128组数据
x = rdm.rand(dataset_size, 2 )
y = [[ int (x1 + x2 < 1 )] for (x1,x2) in x]
#将所有x1+x2<1的样本视为正样本,表示为1;其余为0
#创建会话来运行tensorflow程序
with tf.session() as sess:
init_op = tf.global_variables_initializer()
#初始化变量
sess.run(init_op)
print (sess.run(w1))
print (sess.run(w2))
#打印出训练网络之前网络参数的值
steps = 5000
#设置训练的轮数
for i in range (steps):
start = (i * batch_size) % dataset_size
end = min (start + batch_size,dataset_size)
#每次选取batch_size个样本进行训练
sess.run(train_step,feed_dict = {x:x[start:end],y_:y[start:end]})
#通过选取的样本训练神经网络并更新参数
if i % 1000 = = 0 :
total_cross_entropy = sess.run(cross_entropy,feed_dict = {x:x,y_:y})
print ( "after %d training step(s),cross entropy on all data is %g" % (i,total_cross_entropy))
#每隔一段时间计算在所有数据上的交叉熵并输出,随着训练的进行,交叉熵逐渐变小
print (sess.run(w1))
print (sess.run(w2))
#打印出训练之后神经网络参数的值
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运行结果如下:
结果说明:
首先是打印出训练之前的网络参数,也就是随机产生的参数值,然后将训练过程中每隔1000次的交叉熵输出,发现交叉熵在逐渐减小,说明分类的性能在变好。最后是训练网络结束后网络的参数。
分享一个图形化神经网络训练过程的网站:点这里,可以自己定义网络参数的大小,层数以及学习速率的大小,并且训练过程会以很直观的形式展示出来。比如:
以上对于神经网络训练过程可以有一个很深刻的理解。
最后,再补充一些tensorflow相关的知识:
1.tensorflow计算模型-计算图
tensor表示张量,可以简单的理解为多维数据结构;flow则体现了它的计算模型。flow翻译过来是“流”,它直观地表达了张量之间通过计算相互转换的过程。tensorflow中的每一个计算都是计算图上的一个节点,而节点之间的边描述了计算之间的依赖关系。
指定gpu方法,命令如下:
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import tensorflow as tf
a = tf.constant([ 1.0 , 2.0 ],name = “a”)
b = tf.constant([ 3.0 , 4.0 ],name = “b”)
g = tf.graph()
with g.device( / gpu: 0 ):
result = a + b
sess = tf.session()
sess.run(result)
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2.tensorflow数据模型-张量
张量是管理数据的形式。零阶张量表示标量,第一阶张量为向量,也就是一维数组,一般来说,第n阶张量可以理解为一个n维数组。张量本身不存储运算的结果,它只是得到对结果的一个引用。可以使用tf.session().run(result)语句来得到计算结果。
3.tensorflow运行模型-会话
我们使用session来执行定义好的运算。
主要有以下两种方式,第一种会产生内存泄漏,第二种不会有这种问题。
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#创建一个会话
sess = tf.session()
sess.run(…)
#关闭会话使得本次运行中使用的资源得到释放
sess.close()
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第二种方式是通过python的上下文资源管理器来使用会话。
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with tf.session() as sess:
sess.run(…)
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此种方式自动关闭和自动进行资源的释放
4.tensorflow-神经网络例子
使用神经网络解决分类问题可以分为以下四个步骤:
①提取问题中实体的特征向量作为输入。
②定义神经网络的结构,并定义如何从神经网络的输入得到输出。这个过程就是神经网络的前向传播算法。
③通过训练数据来调整神经网络中参数的设置,这就是训练网络的过程。
④使用训练好的神经网络来预测未知的数据
在tensorflow中声明一个2*3的矩阵变量的方法:
weight = tf.variable(tf.random_normal([2,3],stddev=2))
即表示为方差为0、标准差为2的正态分布
在tensorflow中,一个变量的值在被使用之前,这个变量的初始化过程需要被明确调用。一下子初始化所有的变量
sess = tf.session()
init_op = tf.initialize_all_variables()
或者换成init_op = tf.global_variables_initializer()也可
sess.run(init_op)
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持服务器之家。
原文链接:http://blog.csdn.net/Jaster_wisdom/article/details/78018653