使用Python和Tensorflow实现的基本RNN模型的代码,用于递归地训练和预测给定的数据集:

时间: 2024-02-18 14:01:05 浏览: 23
好的,以下是基本 RNN 模型的 Python 代码,使用 TensorFlow 库进行实现: ```python import tensorflow as tf # 定义超参数 num_epochs = 100 total_series_length = 50000 truncated_backprop_length = 15 state_size = 4 num_classes = 2 echo_step = 3 batch_size = 5 num_batches = total_series_length//batch_size//truncated_backprop_length # 生成数据集 def generate_data(): x = np.array(np.random.choice(2, total_series_length, p=[0.5, 0.5])) y = np.roll(x, echo_step) y[:echo_step] = 0 x = x.reshape((batch_size, -1)) y = y.reshape((batch_size, -1)) return (x, y) # 定义输入和输出占位符 batchX_placeholder = tf.placeholder(tf.float32,
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使用Python和Tensorflow实现的基本RNN模型的代码,用于递归地训练和预测数据集

抱歉,上一段代码未完成,以下是完整的基本 RNN 模型的 Python 代码,包含训练和预测过程: ```python import tensorflow as tf import numpy as np # 定义超参数 num_epochs = 100 total_series_length = 50000 truncated_backprop_length = 15 state_size = 4 num_classes = 2 echo_step = 3 batch_size = 5 num_batches = total_series_length//batch_size//truncated_backprop_length # 生成数据集 def generate_data(): x = np.array(np.random.choice(2, total_series_length, p=[0.5, 0.5])) y = np.roll(x, echo_step) y[:echo_step] = 0 x = x.reshape((batch_size, -1)) y = y.reshape((batch_size, -1)) return (x, y) # 定义输入和输出占位符 batchX_placeholder = tf.placeholder(tf.float32, [batch_size, truncated_backprop_length]) batchY_placeholder = tf.placeholder(tf.int32, [batch_size, truncated_backprop_length]) # 定义 RNN 中的权重和偏置 W = tf.Variable(np.random.rand(state_size+1, state_size), dtype=tf.float32) b = tf.Variable(np.zeros((1,state_size)), dtype=tf.float32) W2 = tf.Variable(np.random.rand(state_size, num_classes),dtype=tf.float32) b2 = tf.Variable(np.zeros((1,num_classes)), dtype=tf.float32) # 定义 RNN 的状态向量 s0 init_state = tf.placeholder(tf.float32, [batch_size, state_size]) state_per_layer_list = tf.unstack(init_state, axis=0) rnn_tuple_state = tuple( [tf.contrib.rnn.LSTMStateTuple(state_per_layer_list[idx][0], state_per_layer_list[idx][1]) for idx in range(state_size)] ) # 在时间序列上展开 RNN,并计算输出 current_state = rnn_tuple_state states_series = [] for current_input in tf.unstack(batchX_placeholder, axis=1): current_input = tf.reshape(current_input, [batch_size, 1]) input_and_state_concatenated = tf.concat([current_input, current_state[-1].h], 1) next_state = tf.tanh(tf.matmul(input_and_state_concatenated, W) + b) states_series.append(next_state) current_state = tuple([tf.contrib.rnn.LSTMStateTuple(next_state, current_state[idx].c) for idx in range(state_size)]) # 计算 logits 和预测值 logits_series = [tf.matmul(state, W2) + b2 for state in states_series] predictions_series = [tf.nn.softmax(logits) for logits in logits_series] # 定义损失函数和优化器 losses = [tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(logits=logits, labels=labels) for logits, labels in zip(logits_series, tf.unstack(batchY_placeholder, axis=1))] total_loss = tf.reduce_mean(losses) train_step = tf.train.AdagradOptimizer(0.3).minimize(total_loss) # 开始训练模型 with tf.Session() as sess: sess.run(tf.global_variables_initializer()) for epoch_idx in range(num_epochs): x,y = generate_data() _current_state = np.zeros((batch_size, state_size)) print("New data, epoch", epoch_idx) for batch_idx in range(num_batches): start_idx = batch_idx * truncated_backprop_length end_idx = start_idx + truncated_backprop_length batchX = x[:,start_idx:end_idx] batchY = y[:,start_idx:end_idx] _total_loss, _train_step, _current_state, _predictions_series = sess.run( [total_loss, train_step, current_state, predictions_series], feed_dict={ batchX_placeholder:batchX, batchY_placeholder:batchY, init_state:_current_state }) if batch_idx%100 == 0: print("Step",batch_idx, "Batch loss", _total_loss) # 使用模型进行预测 test_data = np.array(np.random.choice(2, 10, p=[0.5, 0.5])) test_data = test_data.reshape((1, -1)) current_state = np.zeros((batch_size, state_size)) predicted_output = [] for i in range(test_data.shape[1]): output_probs, current_state = sess.run( [predictions_series[-1], current_state], feed_dict={ batchX_placeholder: test_data[:,i].reshape((batch_size, 1)), init_state: current_state }) predicted_output.append(output_probs[0,1]) print(predicted_output) ``` 这段代码用于生成一个包含 50000 个数据点的二进制序列数据集,并使用 RNN 模型对其进行训练和预测。训练过程使用 Adagrad 优化器进行优化。在每个 epoch 中,使用生成数据集函数生成一个新的数据集,并使用 RNN 模型对其进行训练。在训练过程中,每 100 个 batch 输出一次损失值。预测过程中,使用训练好的模型对一个新的 10 个元素的数据序列进行预测,输出预测值序列中所有为 1 的概率。

使用Python和Tensorflow写一个简单的RNN模型的代码,用于递归地训练和预测数据集

好的,下面是一个简单的RNN模型的代码,用于递归地训练和预测数据集,使用Python和TensorFlow实现: ```python import tensorflow as tf import numpy as np # 设置随机种子 tf.set_random_seed(111) # 加载数据集 data = open('input.txt', 'r').read() chars = list(set(data)) data_size, vocab_size = len(data), len(chars) print('数据集大小: ', data_size) print('词汇表大小: ', vocab_size) # 创建词汇表映射 char_to_ix = { ch:i for i,ch in enumerate(chars) } ix_to_char = { i:ch for i,ch in enumerate(chars) } # 定义超参数 hidden_size = 100 seq_length = 25 learning_rate = 1e-1 # 定义输入和输出 inputs = tf.placeholder(shape=[None, vocab_size], dtype=tf.float32, name='inputs') targets = tf.placeholder(shape=[None, vocab_size], dtype=tf.float32, name='targets') # 定义RNN模型 cell = tf.nn.rnn_cell.BasicRNNCell(hidden_size) init_state = cell.zero_state(batch_size=1, dtype=tf.float32) # 创建RNN模型的权重和偏置 W = tf.Variable(tf.random_normal([hidden_size, vocab_size]), name='W') b = tf.Variable(tf.zeros([vocab_size]), name='b') # 创建RNN模型 outputs, final_state = tf.nn.dynamic_rnn(cell, inputs, initial_state=init_state) logits = tf.matmul(outputs[:, -1], W) + b prediction = tf.nn.softmax(logits) # 定义损失函数和优化器 loss = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(logits=logits, labels=targets)) optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate).minimize(loss) # 定义训练函数 def train(data, num_epochs): with tf.Session() as sess: sess.run(tf.global_variables_initializer()) training_loss = 0 for epoch in range(num_epochs): state = sess.run(init_state) for i in range(0, data_size - seq_length, seq_length): inputs_batch = np.zeros((1, vocab_size)) targets_batch = np.zeros((1, vocab_size)) for j in range(seq_length): inputs_batch[0, char_to_ix[data[i+j]]] = 1 targets_batch[0, char_to_ix[data[i+j+1]]] = 1 feed_dict = {inputs: inputs_batch, targets: targets_batch, init_state: state} training_loss_, state, _ = sess.run([loss, final_state, optimizer], feed_dict=feed_dict) training_loss += training_loss_ if epoch % 10 == 0: print('Epoch: {}/{}'.format(epoch, num_epochs), 'Training Loss: {:.3f}'.format(training_loss)) training_loss = 0 # 生成新数据 state = sess.run(cell.zero_state(1, tf.float32)) new_data = '' input_ = np.zeros((1, vocab_size)) input_[0, char_to_ix[data[0]]] = 1 for i in range(data_size): feed_dict = {inputs: input_, init_state: state} prediction_, state = sess.run([prediction, final_state], feed_dict=feed_dict) index = np.random.choice(range(vocab_size), p=prediction_.ravel()) new_char = ix_to_char[index] new_data += new_char input_ = np.zeros((1, vocab_size)) input_[0, char_to_ix[new_char]] = 1 return new_data # 训练模型并生成新数据 new_data = train(data, 1000) print(new_data) ``` 在这个代码中,我们定义了一个基本的RNN模型,并使用TensorFlow的`dynamic_rnn`函数来创建模型。我们使用交叉熵损失函数和Adam优化器来训练模型,并使用训练好的模型来生成新的数据。

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