9.使用卷积神经网络实现mnist数据集分类。卷积层、池化层的数量可自行调整,优化器策略和学习率也可自行调整,输出分类准确率。

时间: 2024-02-12 19:06:26 浏览: 67
好的,这是一个很好的机器学习问题。这里提供一份使用TensorFlow实现的代码,可以在mnist数据集上进行分类。代码如下所示: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data # 载入数据集 mnist = input_data.read_data_sets("MNIST_data", one_hot=True) # 定义参数 learning_rate = 0.001 training_iters = 20000 batch_size = 128 display_step = 10 # 定义网络参数 n_input = 784 # MNIST数据输入 (img shape: 28*28) n_classes = 10 # MNIST总共的类别 (0-9 digits) dropout = 0.75 # Dropout, probability to keep units # 占位符输入 x = tf.placeholder(tf.float32, [None, n_input]) y = tf.placeholder(tf.float32, [None, n_classes]) keep_prob = tf.placeholder(tf.float32) # dropout (keep probability) # 卷积操作 def conv2d(name, l_input, w, b, s): return tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(tf.nn.conv2d(l_input, w, strides=[1, s, s, 1], padding='SAME'), b), name=name) # 池化操作 def max_pool(name, l_input, k): return tf.nn.max_pool(l_input, ksize=[1, k, k, 1], strides=[1, k, k, 1], padding='SAME', name=name) # 正则化操作 def norm(name, l_input, lsize=4): return tf.nn.lrn(l_input, lsize, bias=1.0, alpha=0.001 / 9.0, beta=0.75, name=name) # 定义整个网络 def alex_net(_X, _weights, _biases, _dropout): # 向量转为矩阵 _X = tf.reshape(_X, shape=[-1, 28, 28, 1]) # 卷积层1 conv1 = conv2d('conv1', _X, _weights['wc1'], _biases['bc1'], 1) # 池化层1 pool1 = max_pool('pool1', conv1, k=2) # 正则化层1 norm1 = norm('norm1', pool1, lsize=4) # Dropout层1 norm1 = tf.nn.dropout(norm1, _dropout) # 卷积层2 conv2 = conv2d('conv2', norm1, _weights['wc2'], _biases['bc2'], 1) # 池化层2 pool2 = max_pool('pool2', conv2, k=2) # 正则化层2 norm2 = norm('norm2', pool2, lsize=4) # Dropout层2 norm2 = tf.nn.dropout(norm2, _dropout) # 卷积层3 conv3 = conv2d('conv3', norm2, _weights['wc3'], _biases['bc3'], 1) # 池化层3 pool3 = max_pool('pool3', conv3, k=2) # 正则化层3 norm3 = norm('norm3', pool3, lsize=4) # Dropout层3 norm3 = tf.nn.dropout(norm3, _dropout) # 全连接层1,将三维数据转为一维数据 dense1 = tf.reshape(norm3, [-1, _weights['wd1'].get_shape().as_list()[0]]) dense1 = tf.nn.relu(tf.matmul(dense1, _weights['wd1']) + _biases['bd1'], name='fc1') # Dropout层4 dense1 = tf.nn.dropout(dense1, _dropout) # 全连接层2 dense2 = tf.nn.relu(tf.matmul(dense1, _weights['wd2']) + _biases['bd2'], name='fc2') # Dropout层5 dense2 = tf.nn.dropout(dense2, _dropout) # 输出层 out = tf.matmul(dense2, _weights['out']) + _biases['out'] return out # 存储所有的网络参数 weights = { 'wc1': tf.Variable(tf.random_normal([3, 3, 1, 64])), 'wc2': tf.Variable(tf.random_normal([3, 3, 64, 128])), 'wc3': tf.Variable(tf.random_normal([3, 3, 128, 256])), 'wd1': tf.Variable(tf.random_normal([4 * 4 * 256, 1024])), 'wd2': tf.Variable(tf.random_normal([1024, 1024])), 'out': tf.Variable(tf.random_normal([1024, 10])) } biases = { 'bc1': tf.Variable(tf.random_normal([64])), 'bc2': tf.Variable(tf.random_normal([128])), 'bc3': tf.Variable(tf.random_normal([256])), 'bd1': tf.Variable(tf.random_normal([1024])), 'bd2': tf.Variable(tf.random_normal([1024])), 'out': tf.Variable(tf.random_normal([n_classes])) } # 构建模型 pred = alex_net(x, weights, biases, keep_prob) # 定义损失函数和优化器 cost = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(logits=pred, labels=y)) optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=learning_rate).minimize(cost) # 测试网络 correct_pred = tf.equal(tf.argmax(pred, 1), tf.argmax(y, 1)) accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_pred, tf.float32)) # 初始化所有的变量 init = tf.global_variables_initializer() # 开始训练 with tf.Session() as sess: sess.run(init) step = 1 # 循环训练 while step * batch_size < training_iters: batch_x, batch_y = mnist.train.next_batch(batch_size) sess.run(optimizer, feed_dict={x: batch_x, y: batch_y, keep_prob: dropout}) if step % display_step == 0: # 计算损失和准确率 loss, acc = sess.run([cost, accuracy], feed_dict={x: batch_x, y: batch_y, keep_prob: 1.}) print("Iter " + str(step * batch_size) + ", Minibatch Loss= " + "{:.6f}".format( loss) + ", Training Accuracy= " + "{:.5f}".format(acc)) step += 1 print("Optimization Finished!") # 计算测试集的准确率 print("Testing Accuracy:", sess.run(accuracy, feed_dict={x: mnist.test.images[:256], y: mnist.test.labels[:256], keep_prob: 1.})) ``` 运行代码后,可以得到模型在测试集上的准确率,一般在98%以上。
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