程序结构&&程序设计

程序结构&&程序设计

程序结构&&程序设计（二）

程序结构&&程序设计（三） ——递归

程序结构&&程序设计（三）

程序结构&&程序设计（四）

mask

设置掩码（0/1构成的数组或者矩阵）的目的是为了实现对原始数据的屏蔽（0）与选择（1）。

掩码生成的方式之一可以是：使用二项分布binomial distribution，

def get_corrupted_input(self, input, corruption_level):
    mask = self.theano_rng.binomial(
            n=1,
            p=1-corruption_level,
            size=input.shape,
            dtype=theano.config.floatX
            )
    return mask*input

workhorse的运行时间

import timeit 
start_time = timeit.default_timer()
for j in xrange(epochs):
    for i in xrange(n_train_batches):
        ...
end_time = timeit.default_timer()

print('Elapsed time %.2fm'%(end_time-start_time)/60.)

封装

if sys.platform == "win32":
    # On Windows, the best timer is time.clock()
    default_timer = time.clock
else:
    # On most other platforms the best timer is time.time()
    defalut_time = time.time

我们在更外层调用timeit.default_timer()函数时，是不必关心具体的操作系统细节的。所以，封装的目的是为了屏蔽更底层的细节。

找寻序列中的最值

一般流程为：

best_validation_loss = np.inf
for j in range(epochs):
    this_validation_loss = calc()
    if this_validation_loss < best_validation_loss:
        best_validation_loss = this_validation_loss
                # 以最小为最好

更为完整的代码如下：

best_validation_loss = np.inf
for j in range(epochs):
    for i in range(n_train_batches):
        iter = j*n_train_batches+i
        if iter % validation_freq == 0:
            validation_losses = 
                    [valid_model(i) for i in range(n_valid_batches)]
            this_validation_loss = np.mean(validation_losses)
            if this_validation_loss < best_validation_loss:
                best_validation_loss = this_validation_loss

我们对上述问题进一步细分，也即再多加一个判断：

improvment_thresh = 0.95
if this_validation_loss < best_validation_loss:
    if this_validation_loss < best_validation_loss*improvment_thresh:
        # 也即当前迭代改进幅度足够大，

patience 耐心值

也即是该值以下不予追究，姑妄听之。该值以上，则要采取另外的动作，也即「我的忍耐是有限度的」。判断是否到达耐心值，可以使用if判断，也可采用取模运算。如下代码所示：

patience = 10000
validation_freq = min(n_train_batches, patience/2)
for j in range(epochs):
    for minibatch_idx in n_train_batches:
        iter = j*n_train_batches + minibatch_idx
        if iter%100 == 0:
            print 'training @ iter = ', iter
        cost_ij = train_model(minibatch_idx)
        if (iter+1)%validation_freq == 0:
            ...

以两值中的较小值作为判断的基准

validation_freq = min(n_train_batches, patience/2)

for j in range(epochs):
    for i in n_train_batches:
        iter = j*n_train_batches+i
        if iter % validation_freq == 0:
            ...

循环

考虑如下的双条件（and的关系）循环：

epoch = 0
done_looping = False

while epoch < epochs and (not done_looping):
    epoch += 1
    。。。

两层循环

外层表示epoch，一次epoch，表示对全体样本进行一次学习或者叫训练。内层对全体样本进行分块mini_batch，内层循环表示的对样本块的遍历。

for j in epochs:
    for mini_batch_idx in n_train_index:
        iter = j*n_train_index + mini_batch_idx
                    # iter 以mini_batch为单位
        if iter%100 == 0:
            print 'training @ iter = ', iter

在迭代的不同阶段输出不同的信息

for j in xrange(epochs):    
    for i in xrange(n_train_batches):
        iter = j*n_train_batches+i

        if iter % 100 == 0:
            print 'training @ iter = ', iter
        if (iter+1) % validation_freq == 0:
            print 'epoch {}, minibatch {}/{}'.format(j, i+1, n_train_batches)

python 中的for与while

当表达双条件限制时，可能while会比for更方便点：

# 单条件限制
for j in range(epochs):

epoch = 0
while j < epochs:
    j += 1


# 双条件限制时
j = 0
done_looping = False
while j < epochs and not done_looping:

python程序的测试

def main():
    pass
if __name__ == '__main__':
    main()

epochs

在进行每次的epoch时，我们需要记录执行完当前epoch时的一些中间结果（如使用list容器，training\_cost, training\_accuracy=[], []），便于最后的过程可视化，如全局代价函数随epoch次数的变化情况，以及分类精确率随epochs次数的变化情况，顺便地此时也需要定义相关的calc_cost以及calc_accuracy，在程序运行的过程中，我们也可以在控制台打印相关的信息，print('Epoch {}: cost: {}, accuracy: {}'.format(j, cost, accuracy))。

training_cost, training_accuracy = [], []
for j in range(epochs):
    cost = calc_cost()
    accuracy = calc_accuracy()
    training_cost.append(cost)
    training_accuracy.append(accuracy)
    print('Epoch {}: cost: {}, accuracy: {}'.format(j, cost, accuracy))

统计分类正确出现的次数

sum(int(y_pred == y_test) for y_pred, y_test in zip(predications, test_label))

实现数据集的分块

n = X.shape[0]
batches = [X[k:k+batch_size, :] for k in range(0, n, batch_size)]

在SGD（stochastic gradient descent）的学习算法中，常常在分块之前需要将数据集shuffle的过程：

n = X.shape[0] 

记录某单词，某元素出现的次数，天然的使用字典或者map作为容器

// C++, map
std::map<std::string, size_t> words;
std::ifstream ifs(filename);
std::string word;
while(ifs >> word)
{
    ++words[word];
}

# python, defaultdict
from collections import defaultdict
densities = defaultdict(float)
digit_counts = defaultdict(int)
for image, digit in zip(training_data[0], training_data[1]):
    digit_counts[digit] += 1
    densities[digit] = sum(image)

实现一种自更新

a=σ(w⋅a+b)

这里 w 是二维矩阵，而 a 和 b 是向量， σ(⋅) 处理一个向量，得到的向量 a ，又反过来作为程序的输入，可通过几乎所有程序设计语言的赋值运算进行实现：

for w, b in zip(weights, biases):
    a = sigma(np.dot(w, a)+b)

设计函数接口时，尤其注意参数是向量还是矩阵

这种对参数向量还是矩阵的考虑，在进行机器学习相关算法的编程实践中，是需要注意的一个问题。这本身又跟python（numpy）对数组（一维还是二维）的处理方式不太一致有关。