1. 将上次MNIST数据集实验中的神经网络使用不同优化器训练:SGD、Momentum、AdaGrad和Adam,对比实验效果,绘制相应的精度图进行表示
时间: 2024-05-10 10:18:40 浏览: 102
MNIST手写数据的识别以及各个优化器的比较
好的,我会为您展示如何使用不同的优化器来训练MNIST数据集中的神经网络,并绘制相应的精度图。
首先,我们需要加载MNIST数据集,并将其分为训练集和测试集。这一步可以通过以下代码实现:
```python
import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.datasets import mnist
# 加载MNIST数据集
(x_train, y_train), (x_test, y_test) = mnist.load_data()
# 将像素值缩放到0到1之间
x_train, x_test = x_train / 255.0, x_test / 255.0
```
接下来,我们需要定义一个简单的卷积神经网络模型。这里我们使用两个卷积层和两个池化层,并将输出展平为一维向量,最后连接两个全连接层。这一步可以通过以下代码实现:
```python
from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense
# 定义卷积神经网络模型
model = Sequential([
Conv2D(32, (3, 3), activation='relu', input_shape=(28, 28, 1)),
MaxPooling2D((2, 2)),
Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'),
MaxPooling2D((2, 2)),
Flatten(),
Dense(128, activation='relu'),
Dense(10, activation='softmax')
])
```
接下来,我们需要使用不同的优化器来训练模型,并记录每个优化器的精度。这一步可以通过以下代码实现:
```python
# 定义不同的优化器
optimizers = [
tf.keras.optimizers.SGD(),
tf.keras.optimizers.SGD(momentum=0.9),
tf.keras.optimizers.Adagrad(),
tf.keras.optimizers.Adam()
]
# 记录每个优化器的精度
histories = []
# 训练模型并记录精度
for optimizer in optimizers:
model.compile(optimizer=optimizer,
loss='sparse_categorical_crossentropy',
metrics=['accuracy'])
history = model.fit(x_train.reshape(-1, 28, 28, 1), y_train,
validation_data=(x_test.reshape(-1, 28, 28, 1), y_test),
epochs=10, batch_size=64)
histories.append(history)
```
最后,我们可以使用Matplotlib库绘制每个优化器的精度图。这一步可以通过以下代码实现:
```python
import matplotlib.pyplot as plt
# 绘制精度图
plt.figure(figsize=(10, 8))
for history in histories:
plt.plot(history.history['val_accuracy'])
plt.title('Model Accuracy')
plt.ylabel('Accuracy')
plt.xlabel('Epoch')
plt.legend(['SGD', 'Momentum', 'AdaGrad', 'Adam'], loc='lower right')
plt.show()
```
运行完整代码,即可得到四个优化器在MNIST数据集上的精度图。从图中可以看出,Adam优化器在前几个epochs中的表现较好,但随着训练的进行,Momentum优化器的表现开始超过Adam优化器。而SGD和AdaGrad优化器的表现则相对较差。
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