TensorFlow学习之神经网络的学习构建

作者：寂寞的小乞丐 2018-03-22 13:34:59开发 后端 深度学习 本文带你通过TensorFlow学习神经网络的构建，包括建立一个神经网络添加层、经网训练一个二次函数等，构建并且有完整代码。学习

1.建立一个神经网络添加层

输入值、经网输入的构建大小、输出的学习大小和激励函数

学过神经网络的人看下面这个图就明白了，不懂的经网去看看我的另一篇博客（http://www.cnblogs.com/wjy-lulu/p/6547542.html） 

 

def add_layer(inputs , in_size , out_size , activate = None): 
    Weights = tf.Variable(tf.random_normal([in_size,out_size]))#随机初始化 
    baises  = tf.Variable(tf.zeros([1,out_size])+0.1)#可以随机但是不要初始化为0，都为固定值比随机好点 
    y = tf.matmul(inputs,构建 Weights) + baises #matmul:矩阵乘法，multipy:一般是学习数量的乘法 
    if activate: 
        y = activate(y) 
    return y  

2.训练一个二次函数 

import tensorflow as tf 
import numpy as np 
 
def add_layer(inputs , in_size , out_size , activate = None): 
    Weights = tf.Variable(tf.random_normal([in_size,out_size]))#随机初始化 
    baises  = tf.Variable(tf.zeros([1,out_size])+0.1)#可以随机但是不要初始化为0，都为固定值比随机好点 
    y = tf.matmul(inputs,经网 Weights) + baises #matmul:矩阵乘法，multipy:一般是构建数量的乘法 
    if activate: 
        y = activate(y) 
    return y 
if __name__ == '__main__': 
    x_data = np.linspace(-1,1,300,dtype=np.float32)[:,np.newaxis]#创建-1,1的300个数，此时为一维矩阵，学习后面转化为二维矩阵===[1,经网2,3]-->>[[1,2,3]] 
    noise = np.random.normal(0,0.05,x_data.shape).astype(np.float32)#噪声是(1,300)格式,0-0.05大小 
    y_data = np.square(x_data) - 0.5 + noise #带有噪声的抛物线 
 
    xs = tf.placeholder(tf.float32,[None,1]) #外界输入数据 
    ys = tf.placeholder(tf.float32,[None,1]) 
 
    l1 = add_layer(xs,1,10,activate=tf.nn.relu) 
    prediction = add_layer(l1,10,1,activate=None) 
 
    loss = tf.reduce_mean(tf.reduce_sum(tf.square(ys - prediction),reduction_indices=[1]))#误差 
    train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)#对误差进行梯度优化，步伐为0.1 
 
    sess = tf.Session() 
    sess.run( tf.global_variables_initializer()) 
    for i in range(1000): 
        sess.run(train_step,构建 feed_dict={ xs: x_data, ys: y_data})#训练 
        if i%50 == 0: 
            print(sess.run(loss, feed_dict={ xs: x_data, ys: y_data}))#查看误差  

3.动态显示训练过程

显示的步骤程序之中部分进行说明，其它说明请看其它博客（http://www.cnblogs.com/wjy-lulu/p/7735987.html） 

import tensorflow as tf 
import numpy as np 
import matplotlib.pyplot as plt 
 
def add_layer(inputs , in_size , out_size , activate = None): 
    Weights = tf.Variable(tf.random_normal([in_size,out_size]))#随机初始化 
    baises  = tf.Variable(tf.zeros([1,out_size])+0.1)#可以随机但是不要初始化为0，都为固定值比随机好点 
    y = tf.matmul(inputs, Weights) + baises #matmul:矩阵乘法，multipy:一般是数量的乘法 
    if activate: 
        y = activate(y) 
    return y 
if __name__ == '__main__': 
    x_data = np.linspace(-1,1,300,dtype=np.float32)[:,np.newaxis]#创建-1,1的300个数，此时为一维矩阵，后面转化为二维矩阵===[1,2,3]-->>[[1,2,3]] 
    noise = np.random.normal(0,0.05,x_data.shape).astype(np.float32)#噪声是(1,300)格式,0-0.05大小 
    y_data = np.square(x_data) - 0.5 + noise #带有噪声的抛物线 
    fig = plt.figure('show_data')# figure("data")指定图表名称 
    ax = fig.add_subplot(111) 
    ax.scatter(x_data,y_data) 
    plt.ion() 
    plt.show() 
    xs = tf.placeholder(tf.float32,[None,1]) #外界输入数据 
    ys = tf.placeholder(tf.float32,[None,1]) 
 
    l1 = add_layer(xs,1,10,activate=tf.nn.relu) 
    prediction = add_layer(l1,10,1,activate=None) 
 
    loss = tf.reduce_mean(tf.reduce_sum(tf.square(ys - prediction),reduction_indices=[1]))#误差 
    train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)#对误差进行梯度优化，步伐为0.1 
 
    sess = tf.Session() 
    sess.run( tf.global_variables_initializer()) 
    for i in range(1000): 
        sess.run(train_step, feed_dict={ xs: x_data, ys: y_data})#训练 
        if i%50 == 0: 
            try: 
                ax.lines.remove(lines[0]) 
            except Exception: 
                pass 
            prediction_value = sess.run(prediction, feed_dict={ xs: x_data}) 
            lines = ax.plot(x_data,prediction_value,"r",lw = 3) 
            print(sess.run(loss, feed_dict={ xs: x_data, ys: y_data}))#查看误差 
            plt.pause(2) 
    while True: 
        plt.pause(0.01)   

4.TensorBoard整体结构化显示

 

A.利用with tf.name_scope("name")创建大结构、利用函数的name="name"去创建小结构：tf.placeholder(tf.float32,[None,1],name="x_data")

B.利用writer = tf.summary.FileWriter("G:/test/",graph=sess.graph)创建一个graph文件

C.利用TessorBoard去执行这个文件

这里得注意--->>>首先到你存放文件的上一个目录--->>然后再去运行这个文件

tensorboard  --logdir=test

(被屏蔽的GIF动图，具体安装操作欢迎戳“原文链接”哈！)

 

5.TensorBoard局部结构化显示　　

A. tf.summary.histogram(layer_name+"Weight",Weights)：直方图显示

　　　　 

B.  tf.summary.scalar("Loss",loss):折线图显示，loss的走向决定你的网络训练的好坏，至关重要一点

C.初始化与运行设定的图表 

merge = tf.summary.merge_all()#合并图表2 writer = tf.summary.FileWriter("G:/test/",graph=sess.graph)#写进文件3 result = sess.run(merge,feed_dict={ xs:x_data,ys:y_data})#运行打包的图表merge4 writer.add_summary(result,i)#写入文件，并且单步长50　 

 完整代码及显示效果： 

import tensorflow as tf 
import numpy as np 
import matplotlib.pyplot as plt 
 
def add_layer(inputs , in_size , out_size , n_layer = 1 , activate = None): 
    layer_name = "layer" + str(n_layer) 
    with tf.name_scope(layer_name): 
        with tf.name_scope("Weights"): 
            Weights = tf.Variable(tf.random_normal([in_size,out_size]),name="W")#随机初始化 
            tf.summary.histogram(layer_name+"Weight",Weights) 
        with tf.name_scope("Baises"): 
            baises  = tf.Variable(tf.zeros([1,out_size])+0.1,name="B")#可以随机但是不要初始化为0，都为固定值比随机好点 
            tf.summary.histogram(layer_name+"Baises",baises) 
        y = tf.matmul(inputs, Weights) + baises #matmul:矩阵乘法，multipy:一般是数量的乘法 
        if activate: 
            y = activate(y) 
        tf.summary.histogram(layer_name+"y_sum",y) 
        return y 
if __name__ == '__main__': 
    x_data = np.linspace(-1,1,300,dtype=np.float32)[:,np.newaxis]#创建-1,1的300个数，此时为一维矩阵，后面转化为二维矩阵===[1,2,3]-->>[[1,2,3]] 
    noise = np.random.normal(0,0.05,x_data.shape).astype(np.float32)#噪声是(1,300)格式,0-0.05大小 
    y_data = np.square(x_data) - 0.5 + noise #带有噪声的抛物线 
    fig = plt.figure('show_data')# figure("data")指定图表名称 
    ax = fig.add_subplot(111) 
    ax.scatter(x_data,y_data) 
    plt.ion() 
    plt.show() 
    with tf.name_scope("inputs"): 
        xs = tf.placeholder(tf.float32,[None,1],name="x_data") #外界输入数据 
        ys = tf.placeholder(tf.float32,[None,1],name="y_data") 
    l1 = add_layer(xs,1,10,n_layer=1,activate=tf.nn.relu) 
    prediction = add_layer(l1,10,1,n_layer=2,activate=None) 
    with tf.name_scope("loss"): 
        loss = tf.reduce_mean(tf.reduce_sum(tf.square(ys - prediction),reduction_indices=[1]))#误差 
        tf.summary.scalar("Loss",loss) 
    with tf.name_scope("train_step"): 
        train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)#对误差进行梯度优化，步伐为0.1 
 
    sess = tf.Session() 
    merge = tf.summary.merge_all()#合并 
    writer = tf.summary.FileWriter("G:/test/",graph=sess.graph) 
    sess.run( tf.global_variables_initializer()) 
    for i in range(1000): 
        sess.run(train_step, feed_dict={ xs: x_data, ys: y_data})#训练 
        if i%100 == 0: 
            result = sess.run(merge,feed_dict={ xs:x_data,ys:y_data})#运行打包的图表merge 
            writer.add_summary(result,i)#写入文件，并且单步长50 
 

主要参考莫凡大大：https://morvanzhou.github.io/

可视化出现问题了，参考这位大神：http://blog.csdn.net/fengying2016/article/details/54289931 

责任编辑：庞桂玉 来源： 人工智能爱好者社区 TensorFlow神经网络

(责任编辑：休闲)