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

时间: 2024-02-18 15:01:12 浏览: 23
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。

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