tensorflow基础

1. 图

TensorFlow 是一种采用数据流图（data flow graphs），用于数值计算的开源软件库。其中 Tensor 代表传递的数据为张量（多维数组），Flow 代表使用计算图进行运算。数据流图用「结点」（nodes）和「边」（edges）组成的有向图来描述数学运算。「结点」一般用来表示施加的数学操作，但也可以表示数据输入的起点和输出的终点，或者是读取/写入持久变量（persistent variable）的终点。边表示结点之间的输入/输出关系。这些数据边可以传送维度可动态调整的多维数据数组，即张量（tensor）。

 

在 Tensorflow 中，所有不同的变量和运算都是储存在计算图。所以在我们构建完模型所需要的图之后，还需要打开一个会话（Session）来运行整个计算图。在会话中，我们可以将所有计算分配到可用的 CPU 和 GPU 资源中。 

如上所示我们构建了一个加法运算的计算图，第二个代码块并不会输出计算结果，因为我们只是定义了一张图，而没有运行它。第三个代码块才会输出计算结果，因为我们需要创建一个会话（Session）才能管理 TensorFlow 运行时的所有资源。但计算完毕后需要关闭会话来帮助系统回收资源，不然就会出现资源泄漏的问题。

TensorFlow 中最基本的单位是常量（Constant）、变量（Variable）和占位符（Placeholder）。常量定义后值和维度不可变，变量定义后值可变而维度不可变。在神经网络中，变量一般可作为储存权重和其他信息的矩阵，而常量可作为储存超参数或其他结构信息的变量。在上面的计算图中，结点 1 和结点 2 都是定义的常量 tf.constant()。我们可以分别声明不同的常量（tf.constant()）和变量（tf.Variable()），其中 tf.float 和 tf.int 分别声明了不同的浮点型和整数型数据。

2. 占位符和 feed_dict

TensorFlow 同样还支持占位符，占位符并没有初始值，它只会分配必要的内存。在会话中，占位符可以使用 feed_dict 馈送数据。

feed_dict 是一个字典，在字典中需要给出每一个用到的占位符的取值。在训练神经网络时需要每次提供一个批量的训练样本，如果每次迭代选取的数据要通过常量表示，那么 TensorFlow 的计算图会非常大。因为每增加一个常量，TensorFlow 都会在计算图中增加一个结点。所以说拥有几百万次迭代的神经网络会拥有极其庞大的计算图，而占位符却可以解决这一点，它只会拥有占位符这一个结点。

3. 张量

在 TensorFlow 中，张量是计算图执行运算的基本载体，我们需要计算的数据都以张量的形式储存或声明。如下所示，该教程给出了各阶张量的意义。

 

 

零阶张量就是我们熟悉的标量数字，它仅仅只表达了量的大小或性质而没有其它的描述。一阶张量即我们熟悉的向量，它不仅表达了线段量的大小，同时还表达了方向。一般来说二维向量可以表示平面中线段的量和方向，三维向量和表示空间中线段的量和方向。二阶张量即矩阵，我们可以看作是填满数字的一个表格，矩阵运算即一个表格和另外一个表格进行运算。当然理论上我们可以产生任意阶的张量，但在实际的机器学习算法运算中，我们使用得最多的还是一阶张量（向量）和二阶张量（矩阵）。