TensorFlow的基本框架

最新推荐文章于 2025-05-19 15:43:13 发布

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本文介绍了TensorFlow的基础概念，包括张量、计算图、会话等，并详细讲解了神经网络中的参数设置方法，如使用不同函数生成随机数或数组。

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学习了mooc上的TensorFlow笔记，如下为自己整理的学习心得，挑选了其中重要的部分和自己不是很理解的部分，以供复习

一、基本概念

1.基于 Tensorflow 的 NN：用张量表示数据，用计算图搭建神经网络，用会话执行计算图，优化线上的权重（参数），得到模型。

2.张量：张量就是多维数组（列表），用“阶”表示张量的维度

比如，0阶张量是一个标量，只代表一个单独的数。如S=123

1阶张量称为向量表示一个一维数组:V=[1,2,3]

2 阶张量称作矩阵，表示一个二维数组，它可以有 i 行 j 列个元素，每个元素可以用行号和列号共同索引到：举例 m=[[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]

判断张量是几阶的，就通过张量右边的方括号数，0 个是 0 阶，n 个是 n 阶，张量可以表示 0 阶到 n 阶数组（列表）:举例 t=[ [ [… ] ] ]为 3 阶。

3.数据类型：Tensorflow 的数据类型有 tf.float32、tf.int32 等。

举例：

import tensorflow as tf   #引入模块 
x=tf.constant([1.0,2.0])  #定义一个张量等于[1.0,2.0]
y=tf.constant([3.0,4.0])  #定义一个张量等于[3.0,4.0]
result=x+y                #实现向量的加法
print(result)

结果：

result 是一个名称为 add:0 的张量，shape=(2,)表示一维数组长度为 2，dtype=float32 表示数据类型为浮点型，这里不会打印出结果，因为这里只是表示过程

4.计算图（Graph）：搭建神经网络的计算过程，是承载一个或多个计算节点的一张图，只搭建网络，不运算。

神经网络的基本模型是神经元，神经元的基本模型其实就是数学中的乘、加运算。

利用代码实现上述过程：

import tensorflow as tf   #引入模块
x=tf.constant([[1.0,2.0]]) #定义一个 2 阶张量等于[[1.0,2.0]]
w=tf.constant([[3.0],[4.0]])  #定义一个 2 阶张量等于[[3.0],[4.0]]
y=tf.matmul(x,w)            #实现 xw 矩阵乘法 
print(y)

结果：

结果表示，y是一个张量，是一个一行一列的矩阵，同样，这里只表示计算图的计算过程，并没有运算出结果来。

5.会话（Session）：执行计算图中的节点运算。

seesion利用with语法实现，语法如下：

with tf.Session() as sess: 
  print(sess.run(y))

例如上面的一个例子，用session打印结果：

import tensorflow as tf   #引入模块
x=tf.constant([[1.0,2.0]]) #定义一个 2 阶张量等于[[1.0,2.0]]
w=tf.constant([[3.0],[4.0]])  #定义一个 2 阶张量等于[[3.0],[4.0]]
y=tf.matmul(x,w)            #实现 xw 矩阵乘法
print(y)
with tf.Session() as sess:  #执行会话，打印结果
  print(sess.run(y))

结果：打印得到y的值为一个一行一列的矩阵

二、神经网络的参数

1.神经网络的参数：是指神经元线上的权重 w，用变量表示，一般会先随机生成这些参数。生成参数的方法是让w等于tf.Variable，把生成的方式写在括号里。

神经网络中常用的生成随机数/数组的函数有：
tf.random_normal() 生成正态分布随机数
tf.truncated_normal() 生成去掉过大偏离点的正态分布随机数
tf.random_uniform() 生成均匀分布随机数
tf.zeros 表示生成全 0 数组
tf.ones 表示生成全 1 数组
tf.fill 表示生成全定值数组

tf.constant 表示生成直接给定值的数组

下面的举例解释：

① w=tf.Variable(tf.random_normal([2,3],stddev=2, mean=0, seed=1))，表示生成正态分布随机数，形状两行三列，标准差是 2，均值是 0，随机种子是 1。

② w=tf.Variable(tf.Truncated_normal([2,3],stddev=2, mean=0, seed=1))，表示去掉偏离过大的正态分布，也就是如果随机出来的数据偏离平均值超过两个标准差，这个数据将重新生成。

③ w=random_uniform(shape=7,minval=0,maxval=1,dtype=tf.int32，seed=1),表示从一个均匀分布[minval maxval)中随机采样，注意定义域是左闭右开，即包含 minval，不包含 maxval。

④ 除了生成随机数，还可以生成常量。tf.zeros([3,2],int32)表示生成[[0,0],[0,0],[0,0]]；tf.ones([3,2],int32)表示生成[[1,1],[1,1],[1,1]；tf.fill([3,2],6)表示生成[[6,6],[6,6],[6,6]]；tf.constant([3,2,1])表示生成[3,2,1]。

注意：①随机种子如果去掉每次生成的随机数将不一致。

②如果没有特殊要求标准差、均值、随机种子是可以不写的。