TensorFlow多线程输入数据处理框架——组合训练数据

Posted 2021-02-08 lyjun

参考书

《TensorFlow：实战Google深度学习框架》（第2版）

通过TensorFlow提供的tf.train.batch和tf.train.shuffle_batch函数来将单个的样例组织成batch的形式输出。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# coding=utf-8 

"""
@author: Li Tian
@contact: [email protected]
@software: pycharm
@file: sample_data_deal2.py
@time: 2019/2/4 11:15
@desc: 通过TensorFlow提供的tf.train.batch和tf.train.shuffle_batch函数来将单个的样例组织成batch的形式输出。
"""

import tensorflow as tf


# 使用tf.train.match_filenames_once函数获取文件列表
files = tf.train.match_filenames_once(‘./data.tfrecords-*‘)

# 通过tf.train.string_input_producer函数创建输入队列，输入队列中的文件列表为
# tf.train.match_filenames_once函数获取的文件列表。这里将shuffle参数设为False
# 来避免随机打乱读文件的顺序。但一般在解决真实问题时，会将shuffle参数设置为True
filename_queue = tf.train.string_input_producer(files, shuffle=False)

# 如前面所示读取并解析一个样本
reader = tf.TFRecordReader()
_, serialized_example = reader.read(filename_queue)
features = tf.parse_single_example(
    serialized_example,
    features={
        ‘i‘: tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
        ‘j‘: tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
    }
)

# 使用前面的方法读取并解析得到的样例。这里假设Example结构中i表示一个样例的特征向量
# 比如一张图像的像素矩阵。而j表示该样例对应的标签。
example, label = features[‘i‘], features[‘j‘]

# 一个batch中样例的个数。
batch_size = 3
# 组合样例的队列中最多可以存储的样例个数。这个队列如果太大，那么需要占用很多内存资源；
# 如果太小，那么出队操作可能会因为没有数据而被阻碍（block），从而导致训练效率降低。
# 一般来说这个队列的大小会和每一个batch的大小相关，下面一行代码给出了设置队列大小的一种方式。
capacity = 1000 + 3 * batch_size

# 使用tf.train.batch函数来组合样例。[example, label]参数给出了需要组合的元素，
# 一般example和label分别代表训练样本和这个样本对应的正确标签。batch_size参数给出了
# 每个batch中样例的个数。capacity给出了队列的最大容量。每当队列长度等于容量时，
# TensorFlow将暂停入队操作，而只是等待元素出队。当元素个数小于容量时，
# TensorFlow将自动重新启动入队操作。
# example_batch, label_batch = tf.train.batch([example, label], batch_size=batch_size, capacity=capacity)

# 使用tf.train.shuffle_batch函数来组合样例。tf.train.shuffle_batch函数的参数
# 大部分都和tf.train.batch函数相似，但是min_after_dequeue参数是tf.train.shuffle_batch
# 函数特有的。min_after_dequeue参数限制了出队时队列中元素的最少个数。当队列中元素太少时，
# 随机打乱样例顺序的作用就不大了。所以tf.train.shuffle_batch函数提供了限制出队时最少元素的个数
# 来保证随机打乱顺序的作用。当出队函数被调用但是队列中元素不够时，出队操作将等待更多的元素入队
# 才会完成。如果min_after_dequeue参数被设定，capacity也应该相应调整来满足性能需求。
example_batch, label_batch = tf.train.shuffle_batch([example, label], batch_size=batch_size, capacity=capacity, min_after_dequeue=30)

with tf.Session() as sess:
    tf.local_variables_initializer().run()
    tf.global_variables_initializer().run()
    coord = tf.train.Coordinator()
    threads = tf.train.start_queue_runners(sess=sess, coord=coord)

    # 获取并打印组合之后的样例。在真实问题中，这个输出一般会作为神经网络的输入。
    for i in range(2):
        cur_example_batch, cur_label_batch = sess.run([example_batch, label_batch])
        print(cur_example_batch, cur_label_batch)

    coord.request_stop()
    coord.join(threads)

运行结果：

1. 使用tf.train.batch函数来组合样例

?

 2. 使用tf.train.shuffle_batch函数来组合样例

?

3. 两个函数的区别

tf.train.batch函数不会随机打乱顺序，而tf.train.shuffle_batch会随机打乱顺序。