Tensorflow入门(1)

Hello, Tensor World!

让我们来分析一下你刚才运行的 Hello World 的代码。代码如下：

import tensorflow as tf

# Create TensorFlow object called hello_constant
hello_constant = tf.constant('Hello World!')

with tf.Session() as sess:
    # Run the tf.constant operation in the session
    output = sess.run(hello_constant)
    print(output)

Tensor

在 TensorFlow 中，数据不是以整数、浮点数或者字符串形式存储的。这些值被封装在一个叫做 tensor 的对象中。在 hello_constant = tf.constant('Hello World!') 代码中，hello_constant 是一个 0 维度的字符串 tensor，tensor 还有很多不同大小：

# A is a 0-dimensional int32 tensor
A = tf.constant(1234) 
# B is a 1-dimensional int32 tensor
B = tf.constant([123,456,789]) 
 # C is a 2-dimensional int32 tensor
C = tf.constant([ [123,456,789], [222,333,444] ])

tf.constant() 是你在本课中即将使用的多个 TensorFlow 运算之一。tf.constant() 返回的 tensor 是一个常量 tensor，因为这个 tensor 的值不会变。

Session

TensorFlow 的 api 构建在 computational graph 的概念上，它是一种对数学运算过程进行可视化的方法（在 MiniFlow 这节课中学过）。让我们把你刚才运行的 TensorFlow 代码变成一个图：

[图片上传失败...(image-7a7e3b-1519310006634)]
如上图所示，一个 "TensorFlow Session" 是用来运行图的环境。这个 session 负责分配 GPU(s) 和／或 CPU(s)，包括远程计算机的运算。让我们看看如何使用它：

with tf.Session() as sess:
    output = sess.run(hello_constant)

代码已经从之前的一行中创建了 tensor hello_constant。接下来是在 session 里对 tensor 求值。

这段代码用 tf.Session 创建了一个 sess 的 session 实例。然后 sess.run() 函数对 tensor 求值，并返回结果。
下一项

输入

向 session 传入一个 tensor 并返回结果。如果想使用一个非常量 ==（non-constant）== 该怎么办？这就是 ==tf.placeholder()== 和 ==feed_dict== 派上用场的时候了。这一节将向你讲解向 TensorFlow 传输数据的基础知识。

tf.placeholder()

很遗憾，你不能把数据集赋值给 x 再将它传给 TensorFlow。因为之后你会想要你的 TensorFlow 模型对不同的数据集采用不同的参数。你需要的是 tf.placeholder()！

数据经过 tf.session.run() 函数得到的值，由 tf.placeholder() 返回成一个 tensor，这样你可以在 session 运行之前，设置输入。

Session 的 feed_dict

x = tf.placeholder(tf.string)

with tf.Session() as sess:
    output = sess.run(x, feed_dict={x: 'Hello World'})

==用 tf.session.run() 里的 feed_dict 参数设置占位 tensor==。上面的例子显示 tensor x 被设置成字符串 "Hello, world"。如下所示，也可以用 feed_dict 设置多个 tensor。

x = tf.placeholder(tf.string)
y = tf.placeholder(tf.int32)
z = tf.placeholder(tf.float32)

with tf.Session() as sess:
    output = sess.run(x, feed_dict={x: 'Test String', y: 123, z: 45.67})
    print(output)

Out []:
Test string

x = tf.placeholder(tf.string)
y = tf.placeholder(tf.int32)
z = tf.placeholder(tf.float32)
input_=[x,y,z]
with tf.Session() as sess:
    output = sess.run(input_, feed_dict={x: 'Test String', y: 123, z: 45.67})
    print(output)

Out []:
[array('Test String', dtype=object), array(123), array(45.66999816894531, dtype=float32)]

注意：

如果传入 feed_dict 的数据与 tensor 类型不符，就无法被正确处理，你会得到 “ValueError: invalid literal for...”。

练习
让我们看看你对 tf.placeholder() 和 feed_dict 的理解如何。下面的代码有一个报错，但是我想让你修复代码并使其返回数字 123。修改第 11 行，使代码返回数字 123。

import tensorflow as tf
#run函数
def run():
    output = None
    x = tf.placeholder(tf.int32)

    with tf.Session() as sess:
        # TODO: Feed the x tensor 123
        output = sess.run(x, feed_dict={x: 123})

    return output

TensorFlow 数学

获取输入很棒，但是现在你需要使用它。你将使用每个人都懂的基础数学运算，加、减、乘、除，来处理 tensor。（更多数学函数请查看文档）。

• 加法

x = tf.add(5, 2) # 7
从加法开始，tf.add() 函数如你所想，它传入两个数字、两个 tensor、或数字和 tensor 各一个，以 tensor 的形式返回它们的和。

• 减法和乘法

这是减法和乘法的例子：

x = tf.subtract(10, 4) # 6
y = tf.multiply(2, 5)  # 10

x tensor 求值结果是 6，因为 10 - 4 = 6。y tensor 求值结果是 10，因为 2 * 5 = 10。是不是很简单！

• 类型转换

为了让特定运算能运行，有时会对类型进行转换。例如，你尝试下列代码，会报错：

tf.subtract(tf.constant(2.0),tf.constant(1))  # Fails with ValueError: Tensor conversion requested dtype float32 for Tensor with dtype int32:

这是因为常量 1 是整数，但是常量 2.0 是浮点数，subtract 需要它们的类型匹配。

在这种情况下，你可以确保数据都是同一类型，或者强制转换一个值为另一个类型。这里，我们可以把 2.0 转换成整数再相减，这样就能得出正确的结果：

tf.subtract(tf.cast(tf.constant(2.0), tf.int32), tf.constant(1))   # 1

练习
让我们应用所学到的内容，转换一个算法到 TensorFlow。下面是一段简单的用除和减的算法。把这个算法从 Python 转换到 TensorFlow 并把结果打印出来。你可以用 tf.constant() 来对 10、2 和 1 赋值。

import tensorflow as tf

#定义constant
x = tf.constant(10)
y = tf.constant(2)
z = tf.subtract(tf.divide(x,y),tf.constant(1,tf.float64))
#注意tf.divide()函数返回的是一个float64
#类型转换可以用tf.cast()
#z = tf.subtract(tf.divide(x, y),tf.cast(tf.constant(1), tf.float64))

#print z with sess
with tf.Session() as sess:
    output=sess.run(z)
    print(output)

本章总结

• 在 tf.Session 里面进行运算。
• 通过 tf.constant() 创建常量 tensor。
• 用 tf.placeholder() 和 feed_dict 得到输入。
• 应用 tf.add()、 tf.subtract()等进行数学运算
• tf.multiply() 和 tf.divide() 函数进行数学运算。
• 学习如何用 tf.cast() 进行类型转换。