study0603.py

def initialize_parameters():
    """
    初始化神经网络的参数，参数的维度如下：
        W1 : [25, 12288]
        b1 : [25, 1]
        W2 : [12, 25]
        b2 : [12, 1]
        W3 : [6, 12]
        b3 : [6, 1]
    
    返回：
        parameters - 包含了W和b的字典
    
    
    """
    
    tf.set_random_seed(1) #指定随机种子
    
    W1 = tf.get_variable("W1",[25,12288],initializer=tf.contrib.layers.xavier_initializer(seed=1))
    b1 = tf.get_variable("b1",[25,1],initializer=tf.zeros_initializer())
    W2 = tf.get_variable("W2", [12, 25], initializer = tf.contrib.layers.xavier_initializer(seed=1))
    b2 = tf.get_variable("b2", [12, 1], initializer = tf.zeros_initializer())
    W3 = tf.get_variable("W3", [6, 12], initializer = tf.contrib.layers.xavier_initializer(seed=1))
    b3 = tf.get_variable("b3", [6, 1], initializer = tf.zeros_initializer())
    
    parameters = {"W1": W1,
                  "b1": b1,
                  "W2": W2,
                  "b2": b2,
                  "W3": W3,
                  "b3": b3}
    
    return parameters




def model(X_train,Y_train,X_test,Y_test,
		learning_rate=0.0001,num_epochs=1500,minibatch_size=32,
		print_cost=True,is_plot=True):
    """
    实现一个三层的TensorFlow神经网络：LINEAR->RELU->LINEAR->RELU->LINEAR->SOFTMAX

    参数：
        X_train - 训练集，维度为（输入大小（输入节点数量） = 12288, 样本数量 = 1080）
        Y_train - 训练集分类数量，维度为（输出大小(输出节点数量) = 6, 样本数量 = 1080）
        X_test - 测试集，维度为（输入大小（输入节点数量） = 12288, 样本数量 = 120）
        Y_test - 测试集分类数量，维度为（输出大小(输出节点数量) = 6, 样本数量 = 120）
        learning_rate - 学习速率
        num_epochs - 整个训练集的遍历次数
        mini_batch_size - 每个小批量数据集的大小
        print_cost - 是否打印成本，每100代打印一次
        is_plot - 是否绘制曲线图

    返回：
        parameters - 学习后的参数

    """
    ops.reset_default_graph()                #能够重新运行模型而不覆盖tf变量
    tf.set_random_seed(1)
    seed = 3
    (n_x , m)  = X_train.shape               #获取输入节点数量和样本数
    n_y = Y_train.shape[0]                   #获取输出节点数量
    costs = []                               #成本集

    #给X和Y创建placeholder
    X,Y = create_placeholders(n_x,n_y)

    #初始化参数
    parameters = initialize_parameters()

    #前向传播
    Z3 = forward_propagation(X,parameters)

    #计算成本
    cost = compute_cost(Z3,Y)

    #反向传播，使用Adam优化
    optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=learning_rate).minimize(cost)

    #初始化所有的变量
    init = tf.global_variables_initializer()

    #开始会话并计算
    with tf.Session() as sess:
        #初始化
        sess.run(init)

        #正常训练的循环
        for epoch in range(num_epochs):

            epoch_cost = 0  #每代的成本
            num_minibatches = int(m / minibatch_size)    #minibatch的总数量
            seed = seed + 1
            minibatches = tf_utils.random_mini_batches(X_train,Y_train,minibatch_size,seed)

            for minibatch in minibatches:

                #选择一个minibatch
                (minibatch_X,minibatch_Y) = minibatch

                #数据已经准备好了，开始运行session
                _ , minibatch_cost = sess.run([optimizer,cost],feed_dict={X:minibatch_X,Y:minibatch_Y})

                #计算这个minibatch在这一代中所占的误差
                epoch_cost = epoch_cost + minibatch_cost / num_minibatches

            #记录并打印成本
            ## 记录成本
            if epoch % 5 == 0:
                costs.append(epoch_cost)
                #是否打印：
                if print_cost and epoch % 100 == 0:
                        print("epoch = " + str(epoch) + "    epoch_cost = " + str(epoch_cost))

        #是否绘制图谱
        if is_plot:
            plt.plot(np.squeeze(costs))
            plt.ylabel('cost')
            plt.xlabel('iterations (per tens)')
            plt.title("Learning rate =" + str(learning_rate))
            plt.show()

        #保存学习后的参数
        parameters = sess.run(parameters)
        print("参数已经保存到session。")

        #计算当前的预测结果
        correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(Z3),tf.argmax(Y))

        #计算准确率
        accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction,"float"))

        print("训练集的准确率：", accuracy.eval({X: X_train, Y: Y_train}))
        print("测试集的准确率:", accuracy.eval({X: X_test, Y: Y_test}))

        return parameters