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  • tensorflow op tf.global_variables_initializer

    一.安装
    目前用了tensorflow、deeplearning4j两个深度学习框架,
    tensorflow 之前一直支持到python 3.5,目前以更新到3.6,故安装最新版体验使用。
    慢慢长征路:安装过程如下
    WIN10:
    anaconda3.5:
    PYTHON3.6:
    tensorflow1.4:


    二.TensorFlow 基本概念与原理理解
    1.TensorFlow 的工作原理

    TensorFlow是用数据流图(data flow graphs)技术来进行数值计算的。数据流图是描述有向图中的数值计算过程。

    有向图中,节点通常代表数学运算,边表示节点之间的某种联系,它负责传输多维数据(Tensors)。

    节点可以被分配到多个计算设备上,可以异步和并行地执行操作。因为是有向图,所以只有等到之前的入度节点们的计算状态完成后,当前节点才能执行操作。

    2.TensorFlow 基本用法

    接下来按照官方文档中的具体代码,来看一下基本用法。你需要理解在TensorFlow中,是如何:
    5步:
    一.将计算流程表示成图;
    二.通过Sessions来执行图计算;
    三将数据表示为tensors;
    四 使用Variables来保持状态信息;
    五  分别使用feeds和fetches来填充数据和抓取任意的操作结果

    使用TensorFlow,你必须明白TensorFlow:

    使用图(graph)来表示任务
    被称之为会话(Session)的上下文(context)中执行图
    使用tensor表示数据
    通过变量(Variable)维护状态
    使用feed和fetch可以为任意操作(arbitrary operation)赋值或者从其中获取数据
    例1,生成三维数据,然后用一个平面拟合它:
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    以下是官网的操作案例

    import tensorflow as tf
    import numpy as np

    # 用 NumPy 随机生成 100 个数据
    x_data = np.float32(np.random.rand(2, 100))
    y_data = np.dot([0.100, 0.200], x_data) + 0.300

    # 构造一个线性模型
    b = tf.Variable(tf.zeros([1]))
    W = tf.Variable(tf.random_uniform([1, 2], -1.0, 1.0))
    y = tf.matmul(W, x_data) + b

    # 最小化方差
    loss = tf.reduce_mean(tf.square(y - y_data))
    optimizer = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.5)
    train = optimizer.minimize(loss)

    # 初始化变量
    init = tf.global_variables_initializer()
    #官网是tf.initialize_all_variables() 该函数将不再使用,在 2017年#3月2号以后;用 tf.global_variables_initializer() 替代 #tf.initialize_all_variables()
    # 启动图 (graph)
    sess = tf.Session()
    sess.run(init)

    # 拟合平面
    for step in xrange(0, 201):
    sess.run(train)
    if step % 20 == 0:
    print step, sess.run(W), sess.run(b)
    # 输出结果为:
    0 [[-0.14751725 0.75113136]] [ 0.2857058]
    20 [[ 0.06342752 0.32736415]] [ 0.24482927]
    40 [[ 0.10146417 0.23744738]] [ 0.27712563]
    60 [[ 0.10354312 0.21220125]] [ 0.290878]
    80 [[ 0.10193551 0.20427427]] [ 0.2964265]
    100 [[ 0.10085492 0.201565 ]] [ 0.298612]
    120 [[ 0.10035028 0.20058727]] [ 0.29946309]
    140 [[ 0.10013894 0.20022322]] [ 0.29979277]
    160 [[ 0.1000543 0.20008542]] [ 0.29992008]
    180 [[ 0.10002106 0.20003279]] [ 0.29996923]
    200 [[ 0.10000814 0.20001261]] [ 0.29998815]
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    注意以下几条代码,即前面说的主要流程5步:

    W = tf.Variable(tf.random_uniform([1, 2], -1.0, 1.0))
    y = tf.matmul(W, x_data) + b
    init = tf.initialize_all_variables()
    sess = tf.Session()
    sess.run(init)
    sess.run(train)
    print step, sess.run(W), sess.run(b)
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    接下来看具体概念:
    TensorFlow 用图来表示计算任务,图中的节点被称之为operation,缩写成op。
    一个节点获得 0 个或者多个张量 tensor,执行计算,产生0个或多个张量。
    图必须在会话(Session)里被启动,会话(Session)将图的op分发到CPU或GPU之类的设备上,同时提供执行op的方法,这些方法执行后,将产生的张量(tensor)返回。

    构建图
    例2,计算矩阵相乘:
    import tensorflow as tf
    # 创建一个 常量 op, 返回值 'matrix1' 代表这个 1x2 矩阵.
    matrix1 = tf.constant([[3., 3.]])

    # 创建另外一个 常量 op, 返回值 'matrix2' 代表这个 2x1 矩阵.
    matrix2 = tf.constant([[2.],[2.]])

    # 创建一个矩阵乘法 matmul op , 把 'matrix1' 和 'matrix2' 作为输入.
    # 返回值 'product' 代表矩阵乘法的结果.
    product = tf.matmul(matrix1, matrix2)
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    默认图有三个节点, 两个 constant() op, 和一个 matmul() op. 为了真正进行矩阵相乘运算, 并得到矩阵乘法的结果, 你必须在会话里启动这个图.

    张量 Tensor
    从向量空间到实数域的多重线性映射(multilinear maps)(v是向量空间,v*是对偶空间)
    你可以把Tensorflow的tensor看做是一个n维的数组或列表。一个tensor包含一个静态类型rank和一个shape。

    在Tensorflow系统中,张量的维数被描述为阶。但是张量的阶和矩阵的阶并不是同一个概念。张量的阶是张量维数的一个数量描述,下面的张量(使用python中list定义的)就是2阶:

    t = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
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    你可以认为一个二阶张量就是我们平常所说的矩阵,一阶张量可以认为是一个向量。对于一个二阶张量,你可以使用语句t[i, j]来访问其中的任何元素。而对于三阶张量你可以通过t[i, j, k]来访问任何元素:


    形状
    Tensorflow文档中使用了三种记号来方便地描述张量的维度:阶,形状以及维数。以下展示了它们之间的关系:

    数据类型
    除了维度,tensor有一个数据类型属性。你可以为一个张量指定下列数据类型中的任意一个类型:


    在一个会话中启动图
    创建一个 Session 对象, 如果无任何创建参数, 会话构造器将启动默认图。
    会话负责传递 op 所需的全部输入,op 通常是并发执行的。
    # 启动默认图.
    sess = tf.Session()

    # 调用 sess 的 'run()' 方法, 传入 'product' 作为该方法的参数,
    # 触发了图中三个 op (两个常量 op 和一个矩阵乘法 op),
    # 向方法表明, 我们希望取回矩阵乘法 op 的输出.
    result = sess.run(product)

    # 返回值 'result' 是一个 numpy `ndarray` 对象.
    print result
    # ==> [[ 12.]]

    # 任务完成, 需要关闭会话以释放资源。
    sess.close()

    交互式使用
    在 Python API 中,使用一个会话 Session 来 启动图, 并调用 Session.run() 方法执行操作.

    为了便于在 IPython 等交互环境使用 TensorFlow,需要用 InteractiveSession 代替 Session 类, 使用 Tensor.eval() 和 Operation.run() 方法代替 Session.run()。
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    例3,计算 ‘x’ 减去 ‘a’:

    # 进入一个交互式 TensorFlow 会话.
    import tensorflow as tf
    sess = tf.InteractiveSession()

    x = tf.Variable([1.0, 2.0])
    a = tf.constant([3.0, 3.0])

    # 使用初始化器 initializer op 的 run() 方法初始化 'x'
    x.initializer.run()

    # 增加一个减法 sub op, 从 'x' 减去 'a'. 运行减法 op, 输出结果
    sub = tf.sub(x, a)
    print sub.eval()
    # ==> [-2. -1.]

    变量 Variable

    上面用到的张量是常值张量(constant)。
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    变量 Variable,是维护图执行过程中的状态信息的. 需要它来保持和更新参数值,是需要动态调整的。

    下面代码中有 tf.initialize_all_variables,是预先对变量初始化,
    Tensorflow 的变量必须先初始化,然后才有值!而常值张量是不需要的。

    下面的 assign() 操作和 add() 操作,在调用 run() 之前, 它并不会真正执行赋值和加和操作。

    例4,使用变量实现一个简单的计数器:

    # -创建一个变量, 初始化为标量 0. 初始化定义初值
    state = tf.Variable(0, name="counter")

    # 创建一个 op, 其作用是使 state 增加 1
    one = tf.constant(1)
    new_value = tf.add(state, one)
    update = tf.assign(state, new_value)

    # 启动图后, 变量必须先经过`初始化` (init) op 初始化,
    # 才真正通过Tensorflow的initialize_all_variables对这些变量赋初值
    init_op = tf.initialize_all_variables()

    # 启动默认图, 运行 op
    with tf.Session() as sess:

    # 运行 'init' op
    sess.run(init_op)

    # 打印 'state' 的初始值
    # 取回操作的输出内容, 可以在使用 Session 对象的 run() 调用 执行图时,
    # 传入一些 tensor, 这些 tensor 会帮助你取回结果.
    # 此处只取回了单个节点 state,
    # 也可以在运行一次 op 时一起取回多个 tensor:
    # result = sess.run([mul, intermed])
    print sess.run(state)

    # 运行 op, 更新 'state', 并打印 'state'
    for _ in range(3):
    sess.run(update)
    print sess.run(state)

    # 输出:

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    上面的代码定义了一个如下的计算图:

    Ok,总结一下,来一个清晰的代码:
    过程就是:建图->启动图->运行取值

    计算矩阵相乘:

    import tensorflow as tf

    # 建图
    matrix1 = tf.constant([[3., 3.]])
    matrix2 = tf.constant([[2.],[2.]])

    product = tf.matmul(matrix1, matrix2)

    # 启动图
    sess = tf.Session()

    # 取值
    result = sess.run(product)
    print result

    sess.close()
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    上面的几个代码介绍了基本用法,通过观察,有没有觉得 tf 和 numpy 有点像呢。

    TensorFlow和普通的Numpy的对比,来看一下二者之间的区别:

    eval()

    在 Python 中定义完 a 后,直接打印就可以看到 a。

    In [37]: a = np.zeros((2,2))

    In [39]: print(a)
    [[ 0. 0.]
    [ 0. 0.]]
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    但是在 Tensorflow 中需要显式地输出(evaluation,也就是说借助eval()函数)!

    In [38]: ta = tf.zeros((2,2))

    In [40]: print(ta)
    Tensor("zeros_1:0", shape=(2, 2), dtype=float32)

    In [41]: print(ta.eval())
    [[ 0. 0.]
    [ 0. 0.]]
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    参考文献
    参考文献:极客学院
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    作者:IT界的小小小学生
    来源:CSDN
    原文:https://blog.csdn.net/HHTNAN/article/details/78961958
    版权声明:本文为博主原创文章,转载请附上博文链接!

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