tensorflow 基本用法

# 构建图
# 1、构建图的第一步, 是创建源 op (source op). 源 op 不需要任何输入, 例如 常量 (Constant). 源 op 的输出被
# 传递给其它 op 做运算.
# 2、Python 库中, op 构造器的返回值代表被构造出的 op 的输出, 这些返回值可以传递给其它 op 构造器作为输入.
# 3、TensorFlow Python 库有一个默认图 (default graph), op 构造器可以为其增加节点. 这个默认图对 许多程序
# 来说已经足够用了. 阅读 Graph 类(http://www.tensorfly.cn/tfdoc/api_docs/python/framework.html#Graph) 
# 文档 来了解如何管理多个图.
import tensorflow as tf
import os
os.environ['TF_CPP_MIN_LOG_LEVEL']='2' #用于忽略级别 2 及以下的消息(级别 1 是提示,级别 2 是警告,级别 3 是错误)

# 创建一个常量 op, 产生一个 1x2 矩阵. 这个 op 被作为一个节点
# 加到默认图中.
# 构造器的返回值代表该常量 op 的返回值.
matrix1 = tf.constant([[3., 3.]])
# 创建另外一个常量 op, 产生一个 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)
# 默认图现在有三个节点, 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.

# 在一个会话中启动图
# 构造阶段完成后, 才能启动图. 启动图的第一步是创建一个 Session 对象, 如果无任何创建参数, 会话构造器将启动默认图.
# 欲了解完整的会话 API, 请阅读Session 类(http://www.tensorfly.cn/tfdoc/api_docs/python/client.html#session-management)
# 启动默认图.
sess = tf.Session()
# 调用 sess 的 'run()' 方法来执行矩阵乘法 op, 传入 'product' 作为该方法的参数. 
# 上面提到, 'product' 代表了矩阵乘法 op 的输出, 传入它是向方法表明, 我们希望取回
# 矩阵乘法 op 的输出.
# 整个执行过程是自动化的, 会话负责传递 op 所需的全部输入. op 通常是并发执行的.
# 函数调用 'run(product)' 触发了图中三个 op (两个常量 op 和一个矩阵乘法 op) 的执行.
# 返回值 'result' 是一个 numpy `ndarray` 对象.
result = sess.run(product)
print (result)
# ==> [[ 12.]]
# 任务完成, 关闭会话.
sess.close()

# Session 对象在使用完后需要关闭以释放资源. 除了显式调用 close 外, 也可以使用 "with" 代码块 来自动完成关闭动作.
with tf.Session() as sess:
  result = sess.run([product])
  print (result)
# 结果:
  # [[12.]]
  # [array([[12.]], dtype=float32)]

# 在实现上, TensorFlow 将图形定义转换成分布式执行的操作, 以充分利用可用的计算资源(如 CPU 或 GPU). 一般你不需要显式
# 指定使用 CPU 还是 GPU, TensorFlow 能自动检测. 如果检测到 GPU, TensorFlow 会尽可能地利用找到的第一个 GPU 来执行操作.
# 如果机器上有超过一个可用的 GPU, 除第一个外的其它 GPU 默认是不参与计算的. 为了让 TensorFlow 使用这些 GPU, 你必须将 
# op 明确指派给它们执行. with...Device 语句用来指派特定的 CPU 或 GPU 执行操作:
# with tf.Session() as sess:
#   with tf.device("/gpu:0"):
#     matrix1 = tf.constant([[3., 3.]])
#     matrix2 = tf.constant([[2.],[2.]])
#     product = tf.matmul(matrix1, matrix2)
    #print (result)

# 交互式使用
# 为了便于使用诸如 IPython 之类的 Python 交互环境, 可以使用 InteractiveSession 代替 Session 类, 使用 
# Tensor.eval() 和 Operation.run() 方法代替 Session.run(). 这样可以避免使用一个变量来持有会话
# 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) #已改名
sub = tf.subtract(x,a)
print (sub.eval())
# ==> [-2. -1.]

# Tensor
# TensorFlow 程序使用 tensor 数据结构来代表所有的数据, 计算图中, 操作间传递的数据都是 tensor. 你可以把 
# TensorFlow tensor 看作是一个 n 维的数组或列表. 一个 tensor 包含一个静态类型 rank, 和 一个 shape. 想了解 
# TensorFlow 是如何处理这些概念的, 参见 Rank, Shape, 和 Type.
# 变量
# Variables for more details. 变量维护图执行过程中的状态信息. 下面的例子演示了如何使用变量实现一个简单的计数器. 
# 参见 变量 章节了解更多细节
# 创建一个变量, 初始化为标量 0.
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,
# 首先必须增加一个`初始化` op 到图中.
init_op = tf.initialize_all_variables()
# 启动图, 运行 op
with tf.Session() as sess:
    #运行'init' op
    sess.run(init_op)
    #打印'state' 的初始值
    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:
# 0
# 1
# 2
# 3   
# 1代码中 assign() 操作是图所描绘的表达式的一部分, 正如 add() 操作一样. 所以在调用 run() 执行表达式之前, 
# 它并不会真正执行赋值操作.
# 2通常会将一个统计模型中的参数表示为一组变量. 例如, 你可以将一个神经网络的权重作为某个变量存储在一个 tensor 中.
#  在训练过程中, 通过重复运行训练图, 更新这个 tensor.
        
# Fetch
# 为了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. 在之前的例子里, 我们只取回了单个节点 state, 但是你也可以取回多个 tensor:
input1 = tf.constant(3.0)
input2 = tf.constant(2.0)
input3 = tf.constant(5.0)
intermed = tf.add(input2, input3)
mul = tf.mul(input1, intermed)
with tf.Session():
  result = sess.run([mul, intermed])
  print (result)
# 输出:
# [array([ 21.], dtype=float32), array([ 7.], dtype=float32)]
# 需要获取的多个 tensor 值,在 op 的一次运行中一起获得(而不是逐个去获取 tensor)。

# Feed
# 1、上述示例在计算图中引入了 tensor, 以常量或变量的形式存储. TensorFlow 还提供了 feed 机制, 该机制 可以临时
# 替代图中的任意操作中的 tensor 可以对图中任何操作提交补丁, 直接插入一个 tensor.
# 2、feed 使用一个 tensor 值临时替换一个操作的输出结果. 你可以提供 feed 数据作为 run() 调用的参数. feed 只在
# 调用它的方法内有效, 方法结束, feed 就会消失. 最常见的用例是将某些特殊的操作指定为 "feed" 操作, 标记的方法是使
# 用 tf.placeholder() 为这些操作创建占位符.
input1 = tf.placeholder(tf.types.float32)
input2 = tf.placeholder(tf.types.float32)
output = tf.mul(input1, input2)
with tf.Session() as sess:
  print sess.run([output], feed_dict={input1:[7.], input2:[2.]})

# 输出:
# [array([ 14.], dtype=float32)]

# for a larger-scale example of feeds. 如果没有正确提供 feed, placeholder() 操作将会产生错误. MNIST 全连通
#  feed 教程 (source code) 给出了一个更大规模的使用 feed 的例子.


 

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