• Tensorflow-交叉熵&过拟合


    交叉熵

    二次代价函数

     原理

     缺陷

     假如我们目标是收敛到0。A点为0.82离目标比较近,梯度比较大,权值调整比较大。B点为0.98离目标比较远,梯度比较小,权值调整比较小。调整方案不合理。

    交叉熵代价函数(cross-entropy)

    换一个思路,我们不改变激活函数,而是改变代价函数,改用交叉熵代价函数:

     原理

     用法

     实战

    import tensorflow as tf
    from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
    tf.compat.v1.disable_eager_execution()
    import numpy as np
    
    
    #载入数据集
    mnist=input_data.read_data_sets("MNIST_data",one_hot=True)
    
    #每个批次大小
    batch_size=100
    #计算一共有多少个批次
    n_bath=mnist.train.num_examples // batch_size
    print(n_bath)
    #定义两个placeholder
    x=tf.compat.v1.placeholder(tf.float32,[None,784])
    y=tf.compat.v1.placeholder(tf.float32,[None,10])
    
    #创建一个简单的神经网络
    W=tf.Variable(tf.zeros([784,10]))
    b=tf.Variable(tf.zeros([10]))
    prediction=tf.nn.softmax(tf.matmul(x,W)+b)
    
    
    #交叉熵函数
    loss=tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(labels=y,logits=prediction))
    #梯度下降
    train_step=tf.compat.v1.train.GradientDescentOptimizer(0.2).minimize(loss)
    
    #初始化变量
    init=tf.compat.v1.global_variables_initializer()
    
    #结果存放在一个布尔型列表中
    #返回的是一系列的True或False argmax返回一维张量中最大的值所在的位置,对比两个最大位置是否一致
    correct_prediction=tf.equal(tf.argmax(y,1),tf.argmax(prediction,1))
    
    #求准确率
    #cast:将布尔类型转换为float,将True为1.0,False为0,然后求平均值
    accuracy=tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction,tf.float32))
    
    
    with tf.compat.v1.Session() as sess:
        sess.run(init)
        for epoch in range(21):
            for batch in range(n_bath):
                #获得一批次的数据,batch_xs为图片,batch_ys为图片标签
                batch_xs,batch_ys=mnist.train.next_batch(batch_size)
                #进行训练
                sess.run(train_step,feed_dict={x:batch_xs,y:batch_ys})
            #训练完一遍后,测试下准确率的变化
    
            acc=sess.run(accuracy,feed_dict={x:mnist.test.images,y:mnist.test.labels})
            print("Iter "+str(epoch)+",Testing Accuracy "+str(acc))

    输出:明显可以看到有了巨大的变化

     拟合

     防止过拟合

     代码

    import tensorflow as tf
    from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
    tf.compat.v1.disable_eager_execution()
    import numpy as np
    
    
    #载入数据集
    mnist=input_data.read_data_sets("MNIST_data",one_hot=True)
    
    
    # 批次的大小
    batch_size = 128
    n_batch = mnist.train.num_examples // batch_size
    
    x = tf.compat.v1.placeholder(tf.float32, [None,784])
    y = tf.compat.v1.placeholder(tf.float32, [None, 10])
    keep_prob = tf.compat.v1.placeholder(tf.float32)
    
    # 创建神经网络
    W1 = tf.Variable(tf.compat.v1.truncated_normal([784,2000],stddev=0.1))
    b1 = tf.Variable(tf.zeros([1, 2000]))
    # 激活层
    layer1 = tf.nn.relu(tf.matmul(x,W1) + b1)
    # drop层
    layer1 = tf.nn.dropout(layer1,keep_prob)
    
    # 第二层
    W2 = tf.Variable(tf.compat.v1.truncated_normal([2000,500],stddev=0.1))
    b2 = tf.Variable(tf.zeros([1, 500]))
    layer2 = tf.nn.relu(tf.matmul(layer1,W2) + b2)
    layer2 = tf.nn.dropout(layer2,keep_prob)
    
    # 第三层
    W3 = tf.Variable(tf.compat.v1.truncated_normal([500,10],stddev=0.1))
    b3 = tf.Variable(tf.zeros([1,10]))
    prediction = tf.nn.sigmoid(tf.matmul(layer2,W3) + b3)
    
    loss = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(labels=y, logits=prediction))
    
    # 梯度下降法
    # train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.2).minimize(loss)#得到97的正确率
    train_step = tf.compat.v1.train.AdadeltaOptimizer(0.1).minimize(loss)
    
    
    # 初始化变量
    init = tf.compat.v1.global_variables_initializer()
    
    prediction_2 = tf.nn.softmax(prediction)
    # 得到一个布尔型列表,存放结果是否正确
    correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y,1), tf.argmax(prediction_2,1)) #argmax 返回一维张量中最大值索引
    
    # 求准确率
    accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction,tf.float32)) # 把布尔值转换为浮点型求平均数
    
    with tf.compat.v1.Session() as sess:
        sess.run(init)
        for epoch in range(100):
            for batch in range(n_batch):
                # 获得批次数据
                batch_xs, batch_ys = mnist.train.next_batch(batch_size)
                sess.run(train_step, feed_dict={x:batch_xs, y:batch_ys, keep_prob:0.8})
            test_acc = sess.run(accuracy, feed_dict={x:mnist.test.images,y:mnist.test.labels,keep_prob:1.0} )
            train_acc = sess.run(accuracy, feed_dict={x: mnist.train.images, y: mnist.train.labels, keep_prob: 1.0})
            print("Iter " + str(epoch) + ",Testing Accuracy " + str(test_acc) + ",Train Accuracy " + str(train_acc))
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/xiaofengzai/p/14342405.html
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