深度学习batchsize,iteration,epoch解释

本文详细解释了深度学习训练过程中的关键概念,包括epoch、iteration/step和batchsize的含义及作用,帮助读者理解模型训练的基本流程。

epoch:表示所有的样本全部都运算一遍(时期)

iteration/step:表示每运行一个iteration/step,更新一次参数权重,即进行一次学习,每一次更新参数需要batch size个样本进行运算学习,根据运算结果调整更新一次参数

batch size:一次参数更新运算所需的样本数量,深度学习每一次参数更新并不是一个样本学习运算得来的,而是通过对一组数据进行运算后更新一次参数。

batch size的原因可以参考知乎的回答:https://www.zhihu.com/question/32673260

因此假设有50000个样本,batch size 为500,则iteration=50000/500=100

### 批处理大小与迭代次数的关系 在机器学习训练过程中,批处理大小(batch size)和迭代次数(iterations)是两个重要的超参数。批处理大小决定了每次更新模型权重时使用的样本数量[^1]。 当设定较小的批处理大小时,梯度估计会更加不稳定,因为这些估计基于较少的数据点。然而,这可能会使优化过程更有可能逃离局部极小值并找到更好的解。另一方面,较大的批处理可以提供更为稳定的梯度下降路径,从而加快收敛速度,但也可能导致过早陷入次优解附近徘徊的情况。 对于迭代次数而言,在给定相同数量的总样例下,减小批次规模意味着增加每轮训练中的步数或迭代次数。具体来说: - 如果批量大小为 `N` 并且整个数据集中有 `D` 个实例,则完成一次完整的遍历(epoch),需要执行大约 \( \frac{D}{N} \) 次权重更新操作。 因此,调整这两个参数之间存在权衡关系:减少批尺寸通常伴随着更多频繁但可能不那么精确的方向修正;而增大它则相反——虽然减少了方向变化频率却提高了单次决策的质量[^3]。 为了合理配置这两者,实践中常用的方法是从默认推荐值开始尝试,并依据实际性能表现逐步微调直至获得满意的结果。此外,也可以采用自动化工具和技术来进行系统的超参数搜索以发现最佳组合[^2]。 ```python import numpy as np def calculate_iterations_per_epoch(dataset_size, batch_size): """计算每个 epoch 的迭代次数""" return int(np.ceil(dataset_size / batch_size)) dataset_size = 10000 # 数据集大小 for batch_size in [32, 64, 128]: iterations = calculate_iterations_per_epoch(dataset_size, batch_size) print(f'Batch Size {batch_size}: Iterations per Epoch -> {iterations}') ```
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