DNN网络(三)python下用Tensorflow实现DNN网络以及Adagrad优化器

摘自:

https://www.kaggle.com/zoupet/neural-network-model-for-house-prices-tensorflow

 

一、实现功能简介:

本文摘自Kaggle的一篇房价预测题目,找了一篇比较全的,当作自己的Tensorflow入门。

数据和题目可以在文章开头的地址找的。

主要是给定了一个区域的房子价格以及房子特征,要预测一下房价。

 

二、挑选数据

 1 # 为了使得代码在 python2 或者3下都运行,加的 __future__包。如果是python3,下面的包可以不加。
 2 from __future__ import absolute_import
 3 from __future__ import division
 4 from __future__ import print_function
 5 
 6 import itertools
 7 
 8 import pandas as pd
 9 import numpy as np
10 import matplotlib.pyplot as plt
11 from pylab import rcParams
12 import matplotlib
13 
14 from sklearn.model_selection import train_test_split
15 
16 # scaler, put the value range from min to max
17 from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
18 
19 import tensorflow as tf
20 
21 # 定义多少条记录会被当作log。
22 tf.logging.set_verbosity(tf.logging.INFO)
23 
24 # InteractiveSession 与 Session的区别是不用每一次执行命令时,前面都加一个session。可以自己查一下
25 sess = tf.InteractiveSession()
26 
27 # 文件目录
28 path_train = '/Users/adrian.wu/Desktop/learn/kaggle/price/data/all/train.csv'
29 
30 '''
31 首先只用数字特征进行预测,去除掉其它特征,比如类别等
32 '''
33 train = pd.read_csv(path_train)
34 
35 print('所有特征下,矩阵纬度:', train.shape)
36 
37 # 挑选出只是数字类型的特征
38 train = train.select_dtypes(exclude=['object'])
39 print('数字类型特征矩阵的纬度:', train.shape)
40 
41 # 去掉没用的特征Id
42 train.drop('Id', axis=1, inplace=True)
43 
44 # 处理缺失值,简单的填充0
45 train.fillna(0, inplace=True)
46 
47 print("\n特征:", list(train.columns))
48 
49 '''
50 用Isolation Forest去掉异常值
51 '''
52 from sklearn.ensemble import IsolationForest
53 
54 clf = IsolationForest(max_samples=100, random_state=42)
55 clf.fit(train)
56 
57 y_noano = clf.predict(train)
58 print(y_noano)
59 y_noano = pd.DataFrame(y_noano, columns=['Top'])
60 # y_noano[y_noano['Top'] == 1].index.values, 等于1的不是异常值,-1为异常值
61 
62 train = train.iloc[y_noano[y_noano['Top'] == 1].index.values]
63 train.reset_index(drop=True, inplace=True)
64 
65 print("异常值数量:", y_noano[y_noano['Top'] == -1].shape[0])
66 print("正常数据数量:", train.shape[0])

 

三、特征预处理

 1 '''
 2 特征预处理
 3 '''
 4 import warnings
 5 
 6 warnings.filterwarnings('ignore')
 7 
 8 # 得到特征名字,并存为list类型
 9 col_train = list(train.columns)
10 col_train_bis = list(train.columns)
11 
12 # 去除要预测的值,SalePrice
13 col_train_bis.remove('SalePrice')
14 
15 # 用numpy转为可操作的矩阵
16 mat_train = np.mat(train)
17 
18 mat_y = np.array(train.SalePrice).reshape((1314, 1))
19 
20 # 归一化方法,把所有特征归一化到0~1之间
21 prepro_y = MinMaxScaler()
22 prepro_y.fit(mat_y)
23 
24 prepro = MinMaxScaler()
25 prepro.fit(mat_train)
26 
27 # 将处理过后的数据转为DataFrame
28 train = pd.DataFrame(prepro.transform(mat_train), columns=col_train)

 

 

四、train test数据集合处理

 1 '''
 2 train test集合数据处理
 3 '''
 4 
 5 # 把列都列出来
 6 COLUMNS = col_train
 7 FEATURES = col_train_bis
 8 LABEL = "SalePrice"
 9 
10 # 暂且理解将DataFrame的数据转为对应的输入值,因此要指定一列列的值。
11 feature_cols = [tf.contrib.layers.real_valued_column(k) for k in FEATURES]
12 
13 # 得到Feature 和 预测值
14 training_set = train[COLUMNS]
15 prediction_set = train.SalePrice
16 
17 # 将Train test 分为2:1分
18 x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(training_set[FEATURES], prediction_set, test_size=0.33,
19                                                     random_state=42)
20 # 整合特征和预测值,对train集
21 y_train = pd.DataFrame(y_train, columns=[LABEL])
22 training_set = pd.DataFrame(x_train, columns=FEATURES).merge(y_train, left_index=True, right_index=True)
23 
24 # 整合特征和预测值,对test集
25 y_test = pd.DataFrame(y_test, columns=[LABEL])
26 testing_set = pd.DataFrame(x_test, columns=FEATURES).merge(y_test, left_index=True, right_index=True)
27 
28 # 打log的,可以忽略
29 tf.logging.set_verbosity(tf.logging.ERROR)

 

五、DNN网络

 1 '''
 2  快速创建一个DNN网络, 
 3  optimizer = tf.train.GradientDescentOptimizer( learning_rate= 0.1 )) 可以自己选优化方式
 4  激活函数为relu
 5  都有哪些feature
 6  隐藏层的神经元个数,递减,200,100,50,25,12个
 7 '''
 8 
 9 regressor = tf.contrib.learn.DNNRegressor(feature_columns=feature_cols,
10                                           activation_fn=tf.nn.relu,
11                                           hidden_units=[200, 100, 50, 25, 12])
12 
13 training_set.reset_index(drop=True, inplace=True)
14 
15 
16 # 定义一个函数用来train网络
17 def input_fn(data_set, pred=False):
18     if pred == False:
19         feature_cols = {k: tf.constant(data_set[k].values) for k in FEATURES}
20         labels = tf.constant(data_set[LABEL].values)
21 
22         return feature_cols, labels
23 
24     if pred == True:
25         feature_cols = {k: tf.constant(data_set[k].values) for k in FEATURES}
26 
27         return feature_cols
28 
29 
30 # trainDNN网络
31 regressor.fit(input_fn=lambda: input_fn(training_set), steps=2000)
32 
33 # 估计测试集
34 ev = regressor.evaluate(input_fn=lambda: input_fn(testing_set), steps=1)
35 loss_score = ev["loss"]
36 print("test集的损失为: {0:f}".format(loss_score))

 

六、Adagrad优化器

看了下代码。这里的优化器用的是Adagrad。形式大致和SGD差不多,在其基础通过对梯度的迭代相加,对学习率进行了更新,从而控制学习率。

学习率随着梯度的和会逐渐变小。

 

1、迭代公式

eta也就是分子项是初始学习率。G为梯度迭代和,G旁边长的很像E的那一项是一个小常数,防止分母为0。

由上式可得到,G越大,学习率越小。

转载于:https://www.cnblogs.com/ylxn/p/10170948.html

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