TensorFlow 基础笔记

2018-06-22 本文已影响0人 Jancd

TensorFlow是 Google 开发的一款神经网络的 Python 外部的结构包,也是一个采用数据流图来进行数值计算的开源软件库。 TensorFlow 让我们可以先绘制计算结构图, 也可以称是一系列可人机交互的计算操作,然后把编辑好的 Python 文件转换成更高效的 C++ , 并在后端进行计算。

它擅长的任务就是训练深度神经网络。通过使用 TensorFlow 我们就可以快速的入门神经网络,大大降低了深度学习（也就是深度神经网络）的开发成本和开发难度.

Tensorflow 首先要定义神经网络的结构, 然后再把数据放入结构当中去运算和 training。因为TensorFlow是采用数据流图（data　flow　graphs）来计算, 所以首先我们得创建一个数据流流图, 然后再将我们的数据（数据以张量(tensor)的形式存在）放在数据流图中计算. 节点（Nodes）在图中表示数学操作,图中的线（edges）则表示在节点间相互联系的多维数据数组, 即张量（tensor). 训练模型时 tensor 会不断的从数据流图中的一个节点 flow 到另一节点, 这就是 TensorFlow 名字的由来。

TensorFlow安装

Docker安装真方便.....QAQ....去看官网吧...懒.....

Tensorflow 的安装方式很多. 比如官网提供的:

张量（Tensor)

张量有多种. 零阶张量为纯量或标量 (scalar) 也就是一个数值. 比如 [1]
一阶张量为向量 (vector), 比如一维的 [1, 2, 3]
二阶张量为矩阵 (matrix), 比如二维的 [[1, 2, 3],[4, 5, 6],[7, 8, 9]]
以此类推, 还有三阶三维的 ...

Session

Tensorflow 中的 Session 是 Tensorflow 为了控制,和输出文件的执行的语句,运行 session.run() 可以获得你要得知的运算结果, 或者是你所要运算的部分.

首先，我们这次需要加载 Tensorflow ，然后建立两个 matrix ,输出两个 matrix 矩阵相乘的结果。

import tensorflow as tf

# create two matrixes

matrix1 = tf.constant([[3,3]])
matrix2 = tf.constant([[2],
                       [2]])
product = tf.matmul(matrix1,matrix2)

因为 product 不是直接计算的步骤, 所以要使用 Session 来激活 product 并的到计算结果.

有两种形式使用会话控制 Session 。

# method 1
sess = tf.Session()
result = sess.run(product)
print(result)
sess.close()
# [[12]]

# method 2
with tf.Session() as sess:
    result2 = sess.run(product)
    print(result2)
# [[12]]

Variable

在 Tensorflow 中，定义了某字符串是变量，它才是变量，这一点是与 Python 所不同的。

定义语法： state = tf.Variable()

import tensorflow as tf

state = tf.Variable(0, name='counter')

# 定义常量 one

one = tf.constant(1)

## 定义加法步骤 (注: 此步并没有直接计算)
new_value = tf.add(state, one)

# 将 State 更新成 new_value
update = tf.assign(state, new_value)

如果你在 Tensorflow 中设定了变量，那么初始化变量是最重要的！！所以定义了变量以后,

一定要定义 init = tf.initialize_all_variables() .

到这里变量还是没有被激活，需要再在 sess 里, sess.run(init) , 激活 init 这一步.

# 如果定义 Variable, 就一定要 initialize
# init = tf.initialize_all_variables() # tf 马上就要废弃这种写法
init = tf.global_variables_initializer()  # 替换成这样就好
 
# 使用 Session
with tf.Session() as sess:
    sess.run(init)
    for _ in range(3):
        sess.run(update)
        print(sess.run(state))

注意：直接 print(state) 不起作用！！

一定要把 sess 的指针指向 state 再进行 print 才能得到想要的结果！

Placeholder

Tensorflow 如果想要从外部传入data, 那就需要用到 tf.placeholder(), 然后在之后 sess.run(***, feed_dict={input: **})的时候传入要输入的值.

示例：

import tensorflow as tf

#在 Tensorflow 中需要定义 placeholder 的 type ，一般为 float32 形式
input1 = tf.placeholder(tf.float32)
input2 = tf.placeholder(tf.float32)

# mul = multiply 是将input1和input2 做乘法运算，并输出为 output 
ouput = tf.multiply(input1, input2)

接下来, 传值的工作交给了 sess.run() , 需要传入的值放在了feed_dict={} 并一一对应每一个 input.

placeholder 与 feed_dict={} 是绑定在一起出现的。

with tf.Session() as sess:
    print(sess.run(ouput, feed_dict={input1: [7.], input2: [2.]}))
# [ 14.]

Activation Function

激励函数,他运行时激活神经网络中某一部分神经元，将激活信息向后传入下一层的神经系统。激励函数的实质是非线性方程。 Tensorflow 的神经网络里面处理较为复杂的问题时都会需要运用激励函数 activation function 。

激励函数有很多种，针对不同问题，选取合适激励函数,更多见官网

知乎上有一个关于神经网络激励函数的作用的提问,回答的内容很实在.

添加层

在 Tensorflow 里定义一个添加层的函数可以很容易的添加神经层,为之后的添加省下不少时间.

神经层里常见的参数通常有weights、biases和激励函数。

首先，需要导入tensorflow模块。

import tensorflow as tf

然后定义添加神经层的函数def add_layer(),它有四个参数：输入值、输入的大小、输出的大小和激励函数，我们设定默认的激励函数是None。

def add_layer(inputs, in_size, out_size, activation_function=None):

接下来，开始定义weights和biases。

因为在生成初始参数时，随机变量(normal distribution)会比全部为0要好很多，所以我们这里的weights为一个in_size行, out_size列的随机变量矩阵。

Weights = tf.Variable(tf.random_normal([in_size, out_size]))

在机器学习中，biases的推荐值不为0，所以我们这里是在0向量的基础上又加了0.1。

biases = tf.Variable(tf.zeros([1, out_size]) + 0.1)

下面，我们定义Wx_plus_b, 即神经网络未激活的值。其中，tf.matmul()是矩阵的乘法。

Wx_plus_b = tf.matmul(inputs, Weights) + biases

当activation_function——激励函数为None时，输出就是当前的预测值——Wx_plus_b，不为None时，就把Wx_plus_b传到activation_function()函数中得到输出。

if activation_function is None:
        outputs = Wx_plus_b
    else:
        outputs = activation_function(Wx_plus_b)

最后，返回输出，添加一个神经层的函数——def add_layer()就定义好了。

return outputs