完整神經網路樣例程式詳解

主要是對《tensorflow 實戰google深度學習框架》的第三章中在模擬資料集上訓練神經網路的完整程式進行詳解，

所利用的神經網路結構圖如下

詳細**如下

import
tensorflow as tf
from numpy.random import
randomstate
#定義神經網路的引數，輸入和輸出節點
batch_size = 8w1= tf.variable(tf.random_normal([2, 3], stddev=1, seed=1))
w2= tf.variable(tf.random_normal([3, 1], stddev=1, seed=1))
x = tf.placeholder(tf.float32, shape=(none, 2), name="
x-input")
y_= tf.placeholder(tf.float32, shape=(none, 1), name='
y-input')
#定義前向傳播過程，損失函式及反向傳播演算法
a =tf.matmul(x, w1)
y =tf.matmul(a, w2)
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)
#生成模擬資料集
rdm = randomstate(1)
x = rdm.rand(128,2)
y = [[int(x1+x2 < 1)] for (x1, x2) inx]#
建立乙個會話來執行tensorflow程式
with tf.session() as sess:
init_op =tf.global_variables_initializer()
sess.run(init_op)
#輸出目前（未經訓練）的引數取值。
print("
w1:"
, sess.run(w1))
print("
w2:"
, sess.run(w2))
print("\n"
)     
#訓練模型。
steps = 5000
for i in
range(steps):
start = (i*batch_size) % 128end = (i*batch_size) % 128 +batch_size
sess.run(train_step, feed_dict=)
if i % 1000 ==0:
total_cross_entropy = sess.run(cross_entropy, feed_dict=)
print("
after %d training step(s), cross entropy on all data is %g
" % (i, total_cross_entropy))

下面我們對**進行詳細的解讀

from numpy.random import randomstate

randomstate()：隨機數種子

功能：隨機產生所需資料。這段引入主要是為了引入可以產生隨機數組的randomstate

由於在每次迭代的開始，首先需要選取一小部分訓練資料，這一小部分資料稱為乙個batch，batch_size的大小決定了一次性讀入多少批量的資料

batch_size = 8

w1= tf.variable(tf.random_normal([2, 3], stddev=1, seed=1))
w2= tf.variable(tf.random_normal([3, 1], stddev=1, seed=1))

在tensorflow中，變數（tf.variable）的作用是儲存和更新神經網路中的引數，需要指定初始值，一般是使用隨機初始值。stddev=1代表矩陣元素中的方差為1

設定輸入輸出矩陣

x = tf.placeholder(tf.float32, shape=(none, 2), name="
x-input")
y_= tf.placeholder(tf.float32, shape=(none, 1), name='
y-input
')

在tensorflow 中提供了placeholder這一機制用於提供輸入資料，placeholder相當於定義了乙個位置，這個位置中的資料在程式執行時再指定，這樣程式中就不需要生成大量常量來提供輸入資料，而只需要將這個資料通過placeholder傳入tensorflow計算圖，在placeholder定義時，這個位置上的資料型別是需要指定的，和其他張量一樣，placeholder的型別也是不可以改變的

這個函式的形式為tf.placeholder(dtype,shape=資料維度,name=資料名稱)

函式功能：

插入一張張量的佔位符，這個張量總是被餵入資料，相當於乙個形參

形參：只有在呼叫時才分配記憶體單元，在呼叫結束時，就會釋放所分配的記憶體單元

a =tf.matmul(x, w1)
y = tf.matmul(a, w2)

在這裡，由於我們做的神經網路輸入層是x,隱含層是a,輸出層是y，因此這裡主要是呼叫tensorflow中的矩陣相乘的函式實現矩陣的乘法

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)

在得到乙個batch的前向傳播結果之後，需要定義乙個損失函式來刻畫當前的**值和真實答案之間的差距，因此我們定義了如上的損失函式來刻畫**值和真實值之間的差距

y_：正確結果，y：**結果，tf.clip_by_value(y, 1e-10, 1.0)將張量限制在1e-10和1.0之間，

rdm = randomstate(1)
x = rdm.rand(128,2)
y = [[int(x1+x2 < 1)] for (x1, x2) in x]

with tf.session() as sess:

這是tensorflow建立會話的模式，這個就是建立乙個會話，並通過python中的上下文管理器來管理這個會話，通過python的上下文管理機制，只要將所有的計算資源放在"with"的內部就可以，當上下文管理器推出時會自動釋放所有資源，這樣解決了因為異常退出時資源釋放的問題

init_op =tf.global_variables_initializer()
sess.run(init_op)

tensorflow中提供了一種便捷的方式來完成變數初始化過程，，利用以上**可以直接完成變數的初始化

steps = 5000
for i in
range(steps):
#每次選取batch_size個樣本進行訓練
start = (i*batch_size) % 128end = (i*batch_size) % 128 +batch_size
#通過選取的樣本訓練神經網路並更新
sess.run(train_step, feed_dict=)
if i % 1000 ==0:
#每隔一段時間計算所在資料的交叉熵並輸出
total_cross_entropy = sess.run(cross_entropy, feed_dict=)
print("
after %d training step(s), cross entropy on all data is %g
" % (i, total_cross_entropy))

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