TensorFlow 1.x学习(系列二 :4):自实现线性回归

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了TensorFlow 1.x学习(系列二 :4):自实现线性回归。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

线性回归基本介绍

线性回归: w 1 ∗ x 1 + w 2 ∗ x 2 + w 3 ∗ x 3 + . . . + w n ∗ x n + b i a s w_1 * x_1 + w_2 * x_2 + w_3 * x_3 + ...+ w_n * x_n + bias w1x1+w2x2+w3x3+...+wnxn+bias

1:准备好1特征1目标值(都为100行1列)

y = x ∗ 0.7 + 0.8 y = x * 0.7 + 0.8 y=x0.7+0.8

2: 建立模型 随机初始化准备一个权重w,一个向量b

y p r e d i c t = x ∗ w + b y_{predict} = x * w + b ypredict=xw+b

3:求损失函数,误差

loss 均方误差: ( y 1 − y 1 ′ ) 2 + ( y 2 − y 2 ′ ) 2 + ( y 3 − y 3 ′ ) 2 + . . . + ( y 100 − y 100 ′ ) 2 (y_1-y_1^{'})^2 + (y_2-y_2^{'})^2 + (y_3-y_3^{'})^2 + ... + (y_{100}-y_{100}^{'})^2 (y1y1)2+(y2y2)2+(y3y3)2+...+(y100y100)2

4:梯度下降优化

矩阵相乘:

(m行,n行) * (n行,1)(m行,1)

常用的op

矩阵运算:

tf.matmul(x,w)

平方:

tf.square(error)

均值:

tf.reduce_mean(error)

梯度下降优化:

tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate)

- learning_rate:学习率

- method:

    minize(loss)

- return:梯度下降op

自实现线性回归预测

import tensorflow as tf
# 1.准备数据 x:特征值 [100,1] y 目标值[100]
x = tf.random_normal([100,1], mean = 1.75, stddev = 0.5,name = "x_data")

# 矩阵相乘必须是二维的
y_ture = tf.matmul(x,[[0.7]]) + 0.8

# 2.建立线性回归模型,1个特征,1个权重,一个偏置 y = xw + b
# 随机给一个权重和p偏置的值,计算损失,然后在当前状态下优化
# 用变量定义才能优化

weight = tf.Variable(tf.random_normal([1,1],mean = 0.0,stddev = 1.0),name = "w")
bias = tf.Variable(0.0,name = "b")

y_predict = tf.matmul(x,weight) + bias

# 3.建立损失函数,均方误差
loss = tf.reduce_mean(tf.square(y_ture - y_predict))

# 4.梯度下降优化损失 leaning_rate:0.01,0.03,0.1,0.3,......
train_op = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)

# 定义一个初始化变量的op
init_op = tf.global_variables_initializer()

# 通过会话运行程序
with tf.Session() as sess:
    # 初始化变量
    sess.run(init_op)
    
    # 打印随机最先初始化的权重和偏置
    print("随机初始化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" %(weight.eval(),bias.eval()))
    
    # 循环运行优化
    for i in range(200):
        sess.run(train_op)
    
        print("第%d次优化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" % (i,weight.eval(),bias.eval()))

随机初始化的参数权重为:-1.260226, 偏置为:0.000000
第0次优化的参数权重为:0.349570, 偏置为:0.856385
第1次优化的参数权重为:0.554503, 偏置为:0.966013
第2次优化的参数权重为:0.590992, 偏置为:0.982879
第3次优化的参数权重为:0.600176, 偏置为:0.984269
第4次优化的参数权重为:0.602949, 偏置为:0.982530
第5次优化的参数权重为:0.603653, 偏置为:0.980223
第6次优化的参数权重为:0.602477, 偏置为:0.976848
第7次优化的参数权重为:0.604590, 偏置为:0.975368
......
第193次优化的参数权重为:0.689427, 偏置为:0.819917
第194次优化的参数权重为:0.689293, 偏置为:0.819553
第195次优化的参数权重为:0.689415, 偏置为:0.819265
第196次优化的参数权重为:0.689980, 偏置为:0.819289
第197次优化的参数权重为:0.690093, 偏置为:0.819089
第198次优化的参数权重为:0.689954, 偏置为:0.818728
第199次优化的参数权重为:0.689771, 偏置为:0.818355

tensorflow 变量作用域

tf.variable_scope(<scope_name>):创建指定名字的变量作用域

import tensorflow as tf
with tf.variable_scope("data"):
    x = tf.random_normal([100,1], mean = 1.75, stddev = 0.5,name = "x_data")
    # 矩阵相乘必须保持数据是二维的
    y_ture = tf.matmul(x,[[0.7]]) + 0.8

with tf.variable_scope("model"):
    # 随机给一个权重和p偏置的值,计算损失,然后在当前状态下优化
    # 用变量定义才能优化
    # trainable参数:指定这个变量能顺着梯度下降一起优化
    weight = tf.Variable(tf.random_normal([1,1],mean = 0.0,stddev = 1.0),name = "w")
    bias = tf.Variable(0.0,name = "b")

    y_predict = tf.matmul(x,weight) + bias

with tf.variable_scope("loss"):
    # 3.建立损失函数,均方误差
    loss = tf.reduce_mean(tf.square(y_ture - y_predict))

with tf.variable_scope("optimizer"):
    # 4.梯度下降优化损失 leaning_rate:0.01,0.03,0.1,0.3,......
    train_op = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)

# 定义一个初始化变量的op
init_op = tf.global_variables_initializer()

# 通过会话运行程序
with tf.Session() as sess:
    # 初始化变量
    sess.run(init_op)
    
    # 打印随机最先初始化的权重和偏置
    print("随机初始化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" %(weight.eval(),bias.eval()))
    
    # 把图结构写入事件文件
    filewriter = tf.summary.FileWriter("./tmp/summary/test2",graph = sess.graph)

    # 循环运行优化
    for i in range(200):
        sess.run(train_op)
    
        print("第%d次优化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" % (i,weight.eval(),bias.eval()))
随机初始化的参数权重为:-0.364948, 偏置为:0.000000
第0次优化的参数权重为:0.660532, 偏置为:0.544167
第1次优化的参数权重为:0.773921, 偏置为:0.608918
第2次优化的参数权重为:0.791829, 偏置为:0.620703
第3次优化的参数权重为:0.793604, 偏置为:0.624149
第4次优化的参数权重为:0.788609, 偏置为:0.624627
第5次优化的参数权重为:0.791536, 偏置为:0.627871
第6次优化的参数权重为:0.789608, 偏置为:0.629258
第7次优化的参数权重为:0.789247, 偏置为:0.631952
第8次优化的参数权重为:0.790944, 偏置为:0.635684
......
第194次优化的参数权重为:0.709682, 偏置为:0.782486
第195次优化的参数权重为:0.709192, 偏置为:0.782562
第196次优化的参数权重为:0.709601, 偏置为:0.783022
第197次优化的参数权重为:0.709102, 偏置为:0.782941
第198次优化的参数权重为:0.709275, 偏置为:0.783254
第199次优化的参数权重为:0.709096, 偏置为:0.783376

体现在tensorboard上:下图出现多个optimizer的原因可能是在notebook上运行时,如果重复执行原来的代码,变量名也会自动改变,默认了之前的模型是存在的。需要注意的是,在加载保存的模型时需要注意,重复运行包含op在内的代码会导致模型加载不出来,因为名称已变。

TensorFlow 1.x学习(系列二 :4):自实现线性回归

模型的保存和加载

  • tf.train.Saver(var_list = None,max_to_keep=5)

    • var_list:指定将要保存和还原的变量。它可以作为一个dict或一个列表传递

    • max_to_keep: 指示要保留的最近检查点文件的最大数量。创建新文件时,会删除较旧的文件。如果无或0,则保留所有检查点文件。默认为5,即保留最新的5个检查点文件。

  • 例如: saver.save(sess,‘/temp/ckpt/test/model’)
    saver.restore(sess,‘/temp/ckpt/test/model’)

  • 保存文件格式:checkpoint文件(检查点文件)

初次运行模型并保存

# 保存运行了500步的模型,下次直接从500步开始
import tensorflow as tf

with tf.variable_scope("data"):
    x = tf.random_normal([100,1], mean = 1.75, stddev = 0.5,name = "x_data")
    # 矩阵相乘必须保持数据是二维的
    y_ture = tf.matmul(x,[[0.7]]) + 0.8

with tf.variable_scope("model"):
    # 随机给一个权重和p偏置的值,计算损失,然后在当前状态下优化
    # 用变量定义才能优化
    # trainable参数:指定这个变量能顺着梯度下降一起优化
    weight = tf.Variable(tf.random_normal([1,1],mean = 0.0,stddev = 1.0),name = "w")
    bias = tf.Variable(0.0,name = "b")

    y_predict = tf.matmul(x,weight) + bias

with tf.variable_scope("loss"):
    # 3.建立损失函数,均方误差
    loss = tf.reduce_mean(tf.square(y_ture - y_predict))

with tf.variable_scope("optimizer"):
    # 4.梯度下降优化损失 leaning_rate:0.01,0.03,0.1,0.3,......
    train_op = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)

# 收集tensor
tf.summary.scalar("losses",loss)
#tf.summary.scalar("weights1",weight) # weight一般是高维的要用histogram,但是由于这里是一维所以用scalar
tf.summary.histogram("weights2",weight) # 高维度的情况下一般用histogram

# 定义合并tensor的op
merged = tf.summary.merge_all()

# 定义一个初始化变量的op
init_op = tf.global_variables_initializer()

# 定义一个保存模型的实例
saver = tf.train.Saver()

# 通过会话运行程序
with tf.Session() as sess:
    # 初始化变量
    sess.run(init_op)
    
    # 打印随机最先初始化的权重和偏置
    print("随机初始化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" %(weight.eval(),bias.eval()))
    
    # 把图结构写入事件文件
    filewriter = tf.summary.FileWriter("tmp/summary/test",graph = sess.graph)

    # 循环运行优化
    for i in range(500):
        sess.run(train_op)
        
        # 运行合并的tensor
        summary = sess.run(merged)
        
        filewriter.add_summary(summary,i)
        
        print("第%d次优化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" % (i,weight.eval(),bias.eval()))
    saver.save(sess,"tmp/ckpt/model")
随机初始化的参数权重为:-0.265290, 偏置为:0.000000
第0次优化的参数权重为:0.668151, 偏置为:0.499340
第1次优化的参数权重为:0.796031, 偏置为:0.570753
第2次优化的参数权重为:0.813327, 偏置为:0.583293
第3次优化的参数权重为:0.811708, 偏置为:0.586319
第4次优化的参数权重为:0.809507, 偏置为:0.588334
第5次优化的参数权重为:0.811250, 偏置为:0.592284
第6次优化的参数权重为:0.813352, 偏置为:0.596134
。。。
第495次优化的参数权重为:0.700331, 偏置为:0.799402
第496次优化的参数权重为:0.700326, 偏置为:0.799410
第497次优化的参数权重为:0.700312, 偏置为:0.799412
第498次优化的参数权重为:0.700302, 偏置为:0.799414
第499次优化的参数权重为:0.700309, 偏置为:0.799429

直接加载模型再次运行,可以看到模型的权重和偏置是接着上次运行的结果进一步运行的

with tf.Session() as sess:
    # 初始化变量
    sess.run(init_op)
    
    # 打印随机最先初始化的权重和偏置
    print("随机初始化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" %(weight.eval(),bias.eval()))
    
    # 加载模型,覆盖模型当中随机定义的参数,从上次训练的参数结果开始
    if os.path.exists("tmp/ckpt/checkpoint"):
        saver.restore(sess,"tmp/ckpt/model")
    
    # 循环运行优化
    for i in range(500):
        sess.run(train_op)
        
        print("第%d次优化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" % (i,weight.eval(),bias.eval()))
随机初始化的参数权重为:-1.206198, 偏置为:0.000000
INFO:tensorflow:Restoring parameters from tmp/ckpt/model
第0次优化的参数权重为:0.700308, 偏置为:0.799436
第1次优化的参数权重为:0.700309, 偏置为:0.799444
第2次优化的参数权重为:0.700299, 偏置为:0.799446
第3次优化的参数权重为:0.700287, 偏置为:0.799447
第4次优化的参数权重为:0.700289, 偏置为:0.799456
第5次优化的参数权重为:0.700291, 偏置为:0.799465
第6次优化的参数权重为:0.700283, 偏置为:0.799469
第7次优化的参数权重为:0.700294, 偏置为:0.799482
第8次优化的参数权重为:0.700279, 偏置为:0.799485
。。。
第491次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998
第492次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998
第493次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998
第494次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998
第495次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998
第496次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998
第497次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998
第498次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998
第499次优化的参数权重为:0.700001, 偏置为:0.799998

自定义命令行参数

1.tf.app.flags,它支持应用从命令行接受参数,可以用来指定集群配置等。在tf.app.flags下面有各种定义参数的类型

  • DEFINE_string(flag_name,default_value,docstring)

  • DEFINE_integer(flag_name,default_value,docstring)

  • DEFINE_boolean(flag_name,default_value,docstring)

  • DEFINE_float(flag_name,default_value,docstring)

2.tf.app.flags,在flags中有一个FLAGS标志,它在程序中可以调用到我们前边具体定义的flag_name

3.通过tf.app.run()启动main(argv)函数

模型训练

import tensorflow as tf

# 定义命令行参数
# 1、首先定义有哪些参数需要在运行的时候指定
# 2、程序当中获取定义命令行参数

# 第一个参数:名字,默认值,说明
tf.app.flags.DEFINE_integer("max_step",100,"模型训练的步数")
tf.app.flags.DIFINE_integer("model_dir"," ","模型文件的加载路径")

# 定义获取命令行参数名字
FLAGS = tf.app.flags.FLAGS

with tf.variable_scope("data"):
    x = tf.random_normal([100,1], mean = 1.75, stddev = 0.5,name = "x_data")
    # 矩阵相乘必须保持数据是二维的
    y_ture = tf.matmul(x,[[0.7]]) + 0.8

with tf.variable_scope("model"):
    # 随机给一个权重和p偏置的值,计算损失,然后在当前状态下优化
    # 用变量定义才能优化
    # trainable参数:指定这个变量能顺着梯度下降一起优化
    weight = tf.Variable(tf.random_normal([1,1],mean = 0.0,stddev = 1.0),name = "w")
    bias = tf.Variable(0.0,name = "b")

    y_predict = tf.matmul(x,weight) + bias

with tf.variable_scope("loss"):
    # 3.建立损失函数,均方误差
    loss = tf.reduce_mean(tf.square(y_ture - y_predict))

with tf.variable_scope("optimizer"):
    # 4.梯度下降优化损失 leaning_rate:0.01,0.03,0.1,0.3,......
    train_op = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)

# 收集tensor
tf.summary.scalar("losses",loss)
#tf.summary.scalar("weights1",weight) # weight一般是高维的要用histogram,但是由于这里是一维所以用scalar
tf.summary.histogram("weights2",weight) # 高维度的情况下一般用histogram

# 定义合并tensor的op
merged = tf.summary.merge_all()

# 定义一个初始化变量的op
init_op = tf.global_variables_initializer()

# 定义一个保存模型的实例
saver = tf.train.Saver()

# 通过会话运行程序
with tf.Session() as sess:
    # 初始化变量
    sess.run(init_op)
    
    # 打印随机最先初始化的权重和偏置
    print("随机初始化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" %(weight.eval(),bias.eval()))
    
    # 把图结构写入事件文件
    filewriter = tf.summary.FileWriter("tmp/summary/test",graph = sess.graph)

    # 循环运行优化
    for i in range(500):
        sess.run(train_op)
        
        # 运行合并的tensor
        summary = sess.run(merged)
        
        filewriter.add_summary(summary,i)
        
        print("第%d次优化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" % (i,weight.eval(),bias.eval()))
    saver.save(sess,"tmp/ckpt/model")

模型调用

with tf.Session() as sess:
    # 初始化变量
    sess.run(init_op)
    
    # 打印随机最先初始化的权重和偏置
    print("随机初始化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" %(weight.eval(),bias.eval()))
    
    # 加载模型,覆盖模型当中随机定义的参数,从上次训练的参数结果开始
    if os.path.exists("tmp/ckpt/checkpoint"):
        saver.restore(sess,FLAGS.model_dir)
    
    # 循环运行优化
    for i in range(FLAGS.max_step):
        sess.run(train_op)
        
        print("第%d次优化的参数权重为:%f, 偏置为:%f" % (i,weight.eval(),bias.eval()))
    saver.save(sess,FLAGS.model_dir)

命令行代码:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-446547.html

python XXX.py --max_step=500 --model_dir="./tmp/ckpt/model"

到了这里,关于TensorFlow 1.x学习(系列二 :4):自实现线性回归的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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    数据预处理的过程。数据存在不同的量纲、数据中存在离群值,需要稳定的转换数据,处理好的数据才能更好的去训练模型,减少误差的出现。 标准化 数据集的标准化对scikit-learn中实现的大多数机器学习算法来说是常见的要求,很多案例都需要标准化。如果个别特征或多或

    2024年02月16日
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  • 机器学习(六):回归分析——鸢尾花多变量回归、逻辑回归三分类只用numpy,sigmoid、实现RANSAC 线性拟合

    [ 实验1 回归分析] 一、 预备知识 使用梯度下降法求解多变量回归问题 数据集 Iris 鸢尾花数据集是一个经典数据集,在统计学习和机器学习领域都经常被用作示例。数据集内包含 3 类共 150 条记录,每类各 50 个数据,每条记录都有 4 项特征:花萼长度、花萼宽度、花瓣长度、

    2023年04月13日
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