tensorflow--非线性回归

Posted 2022-12-22 freeyouth

算法步骤：

1. 给定训练样本，x_data和y_data

2. 定义两个占位符分别接收输入x和输出y

3. 中间层操作实际为：权值w与输入x矩阵相乘，加上偏差b后，得到中间层输出

4. 使用tanh函数激活后传给输出层

5. 输出层操作实际为：权值w与中间层结果矩阵相乘，加上偏差b后，得到输出层输出

6. 使用tanh函数激活后得到最终结果

7. 利用y的预测值，与实际的y求出它们间的平均方差，即损失值

8. 最后使用梯度下降法进行训练，使loss最小化

import tensorflow as tf
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 生成一组离散点
x_data = np.linspace(-0.5, 0.5, 200)[:, np.newaxis]
noise = np.random.normal(0, 0.02, x_data.shape)
y_data = np.square(x_data) + noise

# 定义两个占位符
x = tf.placeholder(tf.float32, [None, 1])
y= tf.placeholder(tf.float32, [None, 1])

# 中间层操作
Weights_L1 = tf.Variable(tf.random_normal([1,10]))
biases_L1 = tf.Variable(tf.zeros([1, 10]))
L1 = tf.nn.tanh(tf.matmul(x, Weights_L1)+biases_L1)

# 输出层操作
Weights_L2 = tf.Variable(tf.random_normal([10,1]))
biases_L2 = tf.Variable(tf.zeros([1,1]))
prediction = tf.nn.tanh(tf.matmul(L1,Weights_L2)+biases_L2)

# 计算损失率
loss = tf.reduce_mean(tf.square(y-prediction))
# 使用梯度下降法训练
train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)

with tf.Session() as sess:
    # 初始化所有变量
    sess.run(tf.global_variables_initializer())
    for i in range(1000):
        sess.run(train_step, feed_dict=x:x_data, y:y_data)
    prediction_value = sess.run(prediction, feed_dict=x:x_data, y:y_data)

    # 画图展示预测结果
    plt.figure()
    plt.scatter(x_data, y_data)
    plt.plot(x_data, prediction_value,‘r-*‘, lw=5)
    plt.show()

总结：

1. tensorflow中训练模型前,必须需先初始化变量，否则会报错

2. 激活函数除了tanh()，还有rule()，Sigmoid()，据说Leaky ReLU 、 PReLU 或者 Maxout效果更佳

3. 梯度下降法中的学习率需小心设置，避免出现过的死亡神经元

如tf.train.GradientDescentOptimizer(0.1).minimize(loss)中0.1为学习率