tensorflow笔记 ：常用函数说明
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了tensorflow笔记 ：常用函数说明相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
tensorflow笔记系列：
（一） tensorflow笔记：流程，概念和简单代码注释
（二） tensorflow笔记：多层CNN代码分析
（三） tensorflow笔记：多层LSTM代码分析
（四） tensorflow笔记：常用函数说明
（五） tensorflow笔记：模型的保存与训练过程可视化
（六）tensorflow笔记：使用tf来实现word2vec
本文章内容比较繁杂，主要是一些比较常用的函数的用法，结合了网上的资料和源码，还有我自己写的示例代码。建议照着目录来看。
1.矩阵操作
1.1矩阵生成
这部分主要将如何生成矩阵，包括全０矩阵，全１矩阵，随机数矩阵，常数矩阵等
tf.ones | tf.zeros
tf.ones(shape,type=tf.float32,name=None)
tf.zeros([2, 3], int32)
用法类似，都是产生尺寸为shape的张量(tensor)
sess = tf.InteractiveSession()
x = tf.ones([2, 3], int32)
print(sess.run(x))
#[[1 1 1],
# [1 1 1]]tf.ones_like | tf.zeros_like
tf.ones_like(tensor,dype=None,name=None)
tf.zeros_like(tensor,dype=None,name=None)
新建一个与给定的tensor类型大小一致的tensor，其所有元素为1和0
tensor=[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
x = tf.ones_like(tensor)
print(sess.run(x))
#[[1 1 1],
# [1 1 1]]tf.fill
tf.fill(shape,value,name=None)
创建一个形状大小为shape的tensor，其初始值为value
print(sess.run(tf.fill([2,3],2)))
#[[2 2 2],
# [2 2 2]]tf.constant
tf.constant(value,dtype=None,shape=None,name=’Const’)
创建一个常量tensor，按照给出value来赋值，可以用shape来指定其形状。value可以是一个数，也可以是一个list。
如果是一个数，那么这个常亮中所有值的按该数来赋值。
如果是list,那么len(value)一定要小于等于shape展开后的长度。赋值时，先将value中的值逐个存入。不够的部分，则全部存入value的最后一个值。
a = tf.constant(2,shape=[2])
b = tf.constant(2,shape=[2,2])
c = tf.constant([1,2,3],shape=[6])
d = tf.constant([1,2,3],shape=[3,2])
sess = tf.InteractiveSession()
print(sess.run(a))
#[2 2]
print(sess.run(b))
#[[2 2]
# [2 2]]
print(sess.run(c))
#[1 2 3 3 3 3]
print(sess.run(d))
#[[1 2]
# [3 3]
# [3 3]]
tf.random_normal | tf.truncated_normal | tf.random_uniform
tf.random_normal(shape,mean=0.0,stddev=1.0,dtype=tf.float32,seed=None,name=None)
tf.truncated_normal(shape, mean=0.0, stddev=1.0, dtype=tf.float32, seed=None, name=None)
tf.random_uniform(shape,minval=0,maxval=None,dtype=tf.float32,seed=None,name=None)
这几个都是用于生成随机数tensor的。尺寸是shape
random_normal: 正太分布随机数，均值mean,标准差stddev
truncated_normal:截断正态分布随机数，均值mean,标准差stddev,不过只保留[mean-2*stddev,mean+2*stddev]范围内的随机数
random_uniform:均匀分布随机数，范围为[minval,maxval]
sess = tf.InteractiveSession()
x = tf.random_normal(shape=[1,5],mean=0.0,stddev=1.0,dtype=tf.float32,seed=None,name=None)
print(sess.run(x))
#===>[[-0.36128798 0.58550537 -0.88363433 -0.2677258 1.05080092]]tf.get_variable
get_variable(name, shape=None, dtype=dtypes.float32, initializer=None,
regularizer=None, trainable=True, collections=None,
caching_device=None, partitioner=None, validate_shape=True,
custom_getter=None):如果在该命名域中之前已经有名字=name的变量，则调用那个变量；如果没有，则根据输入的参数重新创建一个名字为name的变量。在众多的输入参数中，有几个是我已经比较了解的，下面来一一讲一下
name: 这个不用说了，变量的名字
shape: 变量的形状，[]表示一个数，[3]表示长为3的向量，[2,3]表示矩阵或者张量(tensor)
dtype: 变量的数据格式，主要有tf.int32, tf.float32, tf.float64等等
initializer: 初始化工具，有tf.zero_initializer, tf.ones_initializer, tf.constant_initializer, tf.random_uniform_initializer, tf.random_normal_initializer, tf.truncated_normal_initializer等
1.2 矩阵变换
tf.shape
tf.shape(Tensor)
Returns the shape of a tensor.返回张量的形状。但是注意，tf.shape函数本身也是返回一个张量。而在tf中，张量是需要用sess.run(Tensor)来得到具体的值的。
labels = [1,2,3]
shape = tf.shape(labels)
print(shape)
sess = tf.InteractiveSession()
print(sess.run(shape))
# >>>Tensor("Shape:0", shape=(1,), dtype=int32)
# >>>[3]tf.expand_dims
tf.expand_dims(Tensor, dim)
为张量+1维。官网的例子：’t’ is a tensor of shape [2]
shape(expand_dims(t, 0)) ==> [1, 2]
shape(expand_dims(t, 1)) ==> [2, 1]
shape(expand_dims(t, -1)) ==> [2, 1]
sess = tf.InteractiveSession()
labels = [1,2,3]
x = tf.expand_dims(labels, 0)
print(sess.run(x))
x = tf.expand_dims(labels, 1)
print(sess.run(x))
#>>>[[1 2 3]]
#>>>[[1]
# [2]
# [3]]tf.pack
tf.pack(values, axis=0, name=”pack”)
Packs a list of rank-R tensors into one rank-(R+1) tensor
将一个R维张量列表沿着axis轴组合成一个R+1维的张量。
# 'x' is [1, 4]
# 'y' is [2, 5]
# 'z' is [3, 6]
pack([x, y, z]) => [[1, 4], [2, 5], [3, 6]] # Pack along first dim.
pack([x, y, z], axis=1) => [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]tf.concat
tf.concat(concat_dim, values, name=”concat”)
Concatenates tensors along one dimension.
将张量沿着指定维数拼接起来。个人感觉跟前面的pack用法类似
t1 = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
t2 = [[7, 8, 9], [10, 11, 12]]
tf.concat(0, [t1, t2])
#==> [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9], [10, 11, 12]]
tf.concat(1, [t1, t2])
#==> [[1, 2, 3, 7, 8, 9], [4, 5, 6, 10, 11, 12]]tf.sparse_to_dense
稀疏矩阵转密集矩阵
定义为：
def sparse_to_dense(sparse_indices,
output_shape,
sparse_values,
default_value=0,
validate_indices=True,
name=None):几个参数的含义：
sparse_indices: 元素的坐标[[0,0],[1,2]] 表示(0,0)，和(1,2)处有值
output_shape: 得到的密集矩阵的shape
sparse_values: sparse_indices坐标表示的点的值，可以是0D或者1D张量。若0D，则所有稀疏值都一样。若是1D，则len(sparse_values)应该等于len(sparse_indices)
default_values: 缺省点的默认值
tf.random_shuffle
tf.random_shuffle(value,seed=None,name=None)
沿着value的第一维进行随机重新排列
sess = tf.InteractiveSession()
a=[[1,2],[3,4],[5,6]]
x = tf.random_shuffle(a)
print(sess.run(x))
#===>[[3 4],[5 6],[1 2]]tf.argmax | tf.argmin
tf.argmax(input=tensor,dimention=axis)
找到给定的张量tensor中在指定轴axis上的最大值/最小值的位置。
a=tf.get_variable(name='a',
shape=[3,4],
dtype=tf.float32,
initializer=tf.random_uniform_initializer(minval=-1,maxval=1))
b=tf.argmax(input=a,dimension=0)
c=tf.argmax(input=a,dimension=1)
sess = tf.InteractiveSession()
sess.run(tf.initialize_all_variables())
print(sess.run(a))
#[[ 0.04261756 -0.34297419 -0.87816691 -0.15430689]
# [ 0.18663144 0.86972666 -0.06103253 0.38307118]
# [ 0.84588599 -0.45432305 -0.39736366 0.38526249]]
print(sess.run(b))
#[2 1 1 2]
print(sess.run(c))
#[0 1 0]tf.equal
tf.equal(x, y, name=None):
判断两个tensor是否每个元素都相等。返回一个格式为bool的tensor
tf.cast
cast(x, dtype, name=None)
将x的数据格式转化成dtype.例如，原来x的数据格式是bool，那么将其转化成float以后，就能够将其转化成0和1的序列。反之也可以
a = tf.Variable([1,0,0,1,1])
b = tf.cast(a,dtype=tf.bool)
sess = tf.InteractiveSession()
sess.run(tf.initialize_all_variables())
print(sess.run(b))
#[ True False False True True]tf.matmul
用来做矩阵乘法。若a为l*m的矩阵，b为m*n的矩阵，那么通过tf.matmul(a,b) 结果就会得到一个l*n的矩阵
不过这个函数还提供了很多额外的功能。我们来看下函数的定义：
matmul(a, b,
transpose_a=False, transpose_b=False,
a_is_sparse=False, b_is_sparse=False,
name=None):可以看到还提供了transpose和is_sparse的选项。
如果对应的transpose项为True，例如transpose_a=True,那么a在参与运算之前就会先转置一下。
而如果a_is_sparse=True,那么a会被当做稀疏矩阵来参与运算。
tf.reshape
reshape(tensor, shape, name=None)
顾名思义，就是将tensor按照新的shape重新排列。一般来说，shape有三种用法：
如果 shape=[-1], 表示要将tensor展开成一个list
如果 shape=[a,b,c,…] 其中每个a,b,c,..均>0，那么就是常规用法
如果 shape=[a,-1,c,…] 此时b=-1，a,c,..依然>0。这表示tf会根据tensor的原尺寸，自动计算b的值。
官方给的例子已经很详细了，我就不写示例代码了
# tensor 't' is [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# tensor 't' has shape [9]
reshape(t, [3, 3]) ==> [[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]]
# tensor 't' is [[[1, 1], [2, 2]],
# [[3, 3], [4, 4]]]
# tensor 't' has shape [2, 2, 2]
reshape(t, [2, 4]) ==> [[1, 1, 2, 2],
[3, 3, 4, 4]]
# tensor 't' is [[[1, 1, 1],
# [2, 2, 2]],
# [[3, 3, 3],
# [4, 4, 4]],
# [[5, 5, 5],
# [6, 6, 6]]]
# tensor 't' has shape [3, 2, 3]
# pass '[-1]' to flatten 't'
reshape(t, [-1]) ==> [1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 6, 6, 6]
# -1 can also be used to infer the shape
# -1 is inferred to be 9:
reshape(t, [2, -1]) ==> [[1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3],
[4, 4, 4, 5, 5, 5, 6, 6, 6]]
# -1 is inferred to be 2:
reshape(t, [-1, 9]) ==> [[1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3],
[4, 4, 4, 5, 5, 5, 6, 6, 6]]
# -1 is inferred to be 3:
reshape(t, [ 2, -1, 3]) ==> [[[1, 1, 1],
[2, 2, 2],
[3, 3, 3]],
[[4, 4, 4],
[5, 5, 5],
[6, 6, 6]]]2. 神经网络相关操作
tf.nn.embedding_lookup
embedding_lookup(params, ids, partition_strategy=”mod”, name=None,
validate_indices=True):
简单的来讲，就是将一个数字序列ids转化成embedding序列表示。
假设params.shape=[v,h], ids.shape=[m], 那么该函数会返回一个shape=[m,h]的张量。用数学来表示，就是