• TensorFlow基础实验


    一、TensorFlow安装

    在Windows系统下进行安装,cmd进入命令控制窗,输入命令利用豆瓣网的镜像下载安装TensorFlow包

    python -m pip install tensorflow -i https://pypi.douban.com/simple

    输入import tensorflow as tf 若不报错,则安装成功。

    二、TensorFlow基本操作

    3.打开basic-operations.py文件,编写tensorflow基础操作代码。Python环境,使用import导入TensorFlow模块,别名为tf。

    1. import tensorflow as tf  

    2. import os  

    3. os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"]="0"  

    4.构造计算图,创建两个常量节点a,b,值分别为2,3,代码如下:

    1. a=tf.constant(2)  

    2. b=tf.constant(3)  

    5.创建一个Session会话对象,调用run方法,运行计算图。

    1. with tf.Session() as sess:  

    2.     print("a:%i" % sess.run(a),"b:%i" % sess.run(b))  

    3.     print("Addition with constants: %i" % sess.run(a+b))  

    4.     print("Multiplication with constant:%i" % sess.run(a*b))  

    6.代码编写完毕,在basic-operations.py文件内,点击右键=》Run ‘basic-operations’,执行basic-operations.py文件。

    7.运行结果为:

    8.使用变量Variable构造计算图a,b

    1. a=tf.placeholder(tf.int16)  

    2. b=tf.placeholder(tf.int16)  

    9.使用tf中的add,multiply函数对a,b进行求和与求积操作。

    1. add=tf.add(a,b)  

    2. mul=tf.multiply(a,b)  

    10.创建一个Session会话对象,调用run方法,运行计算图。

    1. with tf.Session() as sess:  

    2.     print("Addition with variables: %i" % sess.run(add,feed_dict={a:2,b:3}))  

    3.     print("Multiplication with variables: %i" % sess.run(mul,feed_dict={a:2,b:3}))  

    11.将步骤8,9,10的代码追加到basic-operations.py文件中。运行basic-operations.py文件,运行结果为

    12.构造计算图,创建两个矩阵常量节点matrix1,matrix2,值分别为[[3.,3.]],[[2.],[2.]],代码如下:

    1. matrix1=tf.constant([[3.,3.]])  

    2. matrix2=tf.constant([[2.],[2.]])  

    13.构造矩阵乘法运算,

    1. product=tf.matmul(matrix1,matrix2)  

    14.创建一个Session会话对象,调用run方法,运行计算图。

    with tf.Session() as sess:

    1. result=sess.run(product)  

    2. print(result)  

    15.将步骤12,13,14的代码追加basic-operations.py文件中。运行basic_operations.py文件,总的运行结果:

    完整代码如下:

    import tensorflow as tf
    import os
    os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"]="0"
    tf.compat.v1.disable_eager_execution()
    
    # a = tf.constant(2)
    # b = tf.constant(3)
    # with tf.compat.v1.Session() as sess:
    #     print("a:%i" % sess.run(a), "b:%i" % sess.run(b))
    #     print("Addition with constants: %i" % sess.run(a + b))
    #     print("Multiplication with constant:%i" % sess.run(a * b))
    
    # a = tf.compat.v1.placeholder(tf.int16)
    # b = tf.compat.v1.placeholder(tf.int16)
    # add = tf.add(a,b)
    # mul = tf.multiply(a,b)
    # with tf.compat.v1.Session() as sess:
    #     print("Addition with variables: %i" % sess.run(add,feed_dict={a:2,b:3}))
    #     print("Multiplication with variables: %i" % sess.run(mul, feed_dict={a: 2, b: 3}))
    
    matrix1=tf.constant([[3.,3.]])
    matrix2=tf.constant([[2.],[2.]])
    product=tf.matmul(matrix1,matrix2)
    with tf.compat.v1.Session() as sess:
        result=sess.run(product)
        print(result)

    三、TensorFlow线性回归

    3.打开linear_regression.py文件,编写tensorflow线性回归代码。导入实验所需要的模块

    1. import tensorflow as tf  

    2. import numpy as np  

    3. import matplotlib.pyplot as plt  

    4. import os  

    5. os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"]="0"  

    4.设置训练参数,learning_rate=0.01,training_epochs=1000,display_step=50。

    1. learning_rate=0.01  

    2. training_epochs=1000  

    3. display_step=50  

    5.创建训练数据

    1. train_X=np.asarray([3.3,4.4,5.5,6.71,6.93,4.168,9.779,6.182,7.59,2.167,  

    2.                     7.042,10.791,5.313,7.997,5.654,9.27,3.1])  

    3. train_Y=np.asarray([1.7,2.76,2.09,3.19,1.694,1.573,3.366,2.596,2.53,1.221,  

    4.                     2.827,3.465,1.65,2.904,2.42,2.94,1.3])  

    5. n_samples=train_X.shape[0]  

    6.构造计算图,使用变量Variable构造变量X,Y,代码如下:

    1. X=tf.placeholder("float")  

    2. Y=tf.placeholder("float")  

    7.设置模型的初始权重

    1. W=tf.Variable(np.random.randn(),name="weight")  

    2. b=tf.Variable(np.random.randn(),name='bias')  

    8.构造线性回归模型

    1. pred=tf.add(tf.multiply(X,W),b)  

    9.求损失函数,即均方差

    1. cost=tf.reduce_sum(tf.pow(pred-Y,2))/(2*n_samples)  

    10.使用梯度下降法求最小值,即最优解

    1. optimizer=tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate).minimize(cost)  

    11.初始化全部变量

    1. init =tf.global_variables_initializer()  

    12.使用tf.Session()创建Session会话对象,会话封装了Tensorflow运行时的状态和控制。

    1. with tf.Session() as sess:  

    2.     sess.run(init)  

    13.调用会话对象sess的run方法,运行计算图,即开始训练模型。

    1. #Fit all training data  

    2. for epoch in range(training_epochs):  

    3.     for (x,y) in zip(train_X,train_Y):  

    4.         sess.run(optimizer,feed_dict={X:x,Y:y})  

    5.  

    6.     #Display logs per epoch step  

    7.     if (epoch+1) % display_step==0:  

    8.         c=sess.run(cost,feed_dict={X:train_X,Y:train_Y})  

    9.         print("Epoch:" ,'%04d' %(epoch+1),"cost=","{:.9f}".format(c),"W=",sess.run(W),"b=",sess.run(b))  

    14.打印训练模型的代价函数。

    1. training_cost=sess.run(cost,feed_dict={X:train_X,Y:train_Y})  

    2.     print("Train cost=",training_cost,"W=",sess.run(W),"b=",sess.run(b))  

    15.可视化,展现线性模型的最终结果。

    1. plt.plot(train_X,train_Y,'ro',label='Original data')  

    2. plt.plot(train_X,sess.run(W)*train_X+sess.run(b),label="Fitting line")  

    3. plt.legend()  

    4. plt.show()  

    16.完整代码如下:

    1. import tensorflow as tf  

    2. import numpy as np  

    3. import matplotlib.pyplot as plt  

    4. import os  

    5. os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"]="0"  

    6. #Parameters  

    7. learning_rate=0.01  

    8. training_epochs=1000  

    9. display_step=50  

    10. #training Data  

    11. train_X=np.asarray([3.3,4.4,5.5,6.71,6.93,4.168,9.779,6.182,7.59,2.167,  

    12.                     7.042,10.791,5.313,7.997,5.654,9.27,3.1])  

    13. train_Y=np.asarray([1.7,2.76,2.09,3.19,1.694,1.573,3.366,2.596,2.53,1.221,  

    14.                     2.827,3.465,1.65,2.904,2.42,2.94,1.3])  

    15. n_samples=train_X.shape[0]  

    16. #tf Graph Input  

    17. X=tf.placeholder("float")  

    18. Y=tf.placeholder("float")  

    19. #Set model weights  

    20. W=tf.Variable(np.random.randn(),name="weight")  

    21. b=tf.Variable(np.random.randn(),name='bias')  

    22. #Construct a linear model  

    23. pred=tf.add(tf.multiply(X,W),b)  

    24. #Mean squared error  

    25. cost=tf.reduce_sum(tf.pow(pred-Y,2))/(2*n_samples)  

    26. # Gradient descent  

    27. optimizer=tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate).minimize(cost)  

    28. #Initialize the variables  

    29. init =tf.global_variables_initializer()  

    30. #Start training  

    31. with tf.Session() as sess:  

    32.     sess.run(init)  

    33.     #Fit all training data  

    34.     for epoch in range(training_epochs):  

    35.         for (x,y) in zip(train_X,train_Y):  

    36.             sess.run(optimizer,feed_dict={X:x,Y:y})  

    37.         #Display logs per epoch step  

    38.         if (epoch+1) % display_step==0:  

    39.             c=sess.run(cost,feed_dict={X:train_X,Y:train_Y})  

    40.             print("Epoch:" ,'%04d' %(epoch+1),"cost=","{:.9f}".format(c),"W=",sess.run(W),"b=",sess.run(b))  

    41.     print("Optimization Finished!")  

    42.     training_cost=sess.run(cost,feed_dict={X:train_X,Y:train_Y})  

    43.     print("Train cost=",training_cost,"W=",sess.run(W),"b=",sess.run(b))  

    44.     #Graphic display  

    45.     plt.plot(train_X,train_Y,'ro',label='Original data')  

    46.     plt.plot(train_X,sess.run(W)*train_X+sess.run(b),label="Fitting line")  

    47.     plt.legend()  

    48.     plt.show()  

    17.代码编写完毕,在linear_regression.py文件内,点击右键=》Run ‘linear_regression’,执行linear_regression.py文件。

    18.运行结果为:

     

     完整代码如下:

    import tensorflow as tf
    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as plt
    import os
    os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"]="0"
    tf.compat.v1.disable_eager_execution()
    learning_rate=0.01
    training_epochs=1000
    display_step=50
    train_X=np.asarray([3.3,4.4,5.5,6.71,6.93,4.168,9.779,6.182,7.59,2.167,7.042,10.791,5.313,7.997,5.654,9.27,3.1])
    train_Y=np.asarray([1.7,2.76,2.09,3.19,1.694,1.573,3.366,2.596,2.53,1.221,2.827,3.465,1.65,2.904,2.42,2.94,1.3])
    n_samples=train_X.shape[0]
    X=tf.compat.v1.placeholder("float")
    Y=tf.compat.v1.placeholder("float")
    W=tf.Variable(np.random.randn(),name="weight")
    b=tf.Variable(np.random.randn(),name="bias")
    pred=tf.add(tf.multiply(X,W),b)
    cost=tf.reduce_sum(tf.pow(pred-Y,2))/(2*n_samples)
    optimizer=tf.compat.v1.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate).minimize(cost)
    init=tf.compat.v1.global_variables_initializer()
    with tf.compat.v1.Session() as sess:
        sess.run(init)
        #Fit all training data  
        for epoch in range(training_epochs):
            for (x,y) in zip(train_X,train_Y):
                sess.run(optimizer,feed_dict={X:x,Y:y})
                #Display logs per epoch step  
            if (epoch+1) % display_step==0:
                c=sess.run(cost,feed_dict={X:train_X,Y:train_Y})
                print("Epoch:" ,'%04d' %(epoch+1),"cost=","{:.9f}".format(c),"W=",sess.run(W),"b=",sess.run(b))
        print("Optimization Finished!")
        training_cost=sess.run(cost,feed_dict={X:train_X,Y:train_Y})
        print("Train cost=",training_cost,"W=",sess.run(W),"b=",sess.run(b))
        #Graphic display
        plt.plot(train_X, train_Y, 'ro', label='Original data')
        plt.plot(train_X, sess.run(W) * train_X + sess.run(b), label="Fitting line")
        plt.legend()
        plt.show()
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