基于Tensorflow的神经网络与深度学习的开发环境及其常用库(干货整理)

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基于Tensorflow的神经网络与深度学习的开发环境及其常用库(干货整理)

2024-06-07 23:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

神经网络与深度学习的开发环境及其常用库 神经网络与深度学习的开发环境PythonTensorflowAnaconda 神经网络与深度学习的常用库KerasNumPyMatplotlibPandasPillow 总结 有感而发(下面一段文字与该文内容无关,可选择忽略) (这是我发布的第一篇博文,从写第一条程序代码打印“Hello World!”开始距今已有3年时光,渐渐养成了将所学所用过的东西记录备份的习惯,但都是以word或者记事本的形式保存,还从没有过将自己记录下来的知识点、写过的程序、开发的系统、填过的坑…发布到博客上。这一路走来,在csdn这一个IT爱好者大佬云集的网站上,帮助过我太多了,带着我从一只程序小白慢慢成长起来,在这过程当中也摸索出了自己的套路,总结了很多自己的经验。至此,我将开启我的博客的大门,陆续分享出我过去总结的经验、并更新一些新的见解,给予有需要的人。)

最近在做深度学习机器视觉领域,近期我会把这一方向领域所总结的相关内容,由浅入深地陆续发布出来。需要的朋友可以持续关注这个账号

神经网络与深度学习的开发环境

由于python语言独特的优势,深度学习的开发通常使用python语言,而python的运行往往需要配置环境变量以及对包的管理,为避免这些不必要的冗杂的操作,只需要下载Anaconda(或者它的极简版Miniconda)就可以帮助你简洁地完成这些配置和管理的操作。 对于深度学习框架,常用的有 TensorFlow 、Caffe、Theano、Keras、PyTorch等。在计算机视觉、语音识别、自然语言处理与生物信息学等领域应用深度学习框架,都取得了极好的效果。在近几年,Google发布的Tensorflow已成为了目前最受欢迎的深度学习框架。后面我将以Tensorflow来做深度学习的模型训练。

Python

目前,python语言已更新到3.8版本。从机器学习成为科学界关注的热点以后,python语言的特点迎合了程序开发的需要,便顺势成为了机器学习的主流开发语言。 python有以下几个突出的特点: ·结构清晰,简单易学 ·具有丰富的标准库 ·具有强大的第三方生态系统 ·属于解释型语言

Tensorflow

在2015年11月发布了Tensorflow的第一个版本Tensorflow 0.1。在2017年2月发布的Tensorflow1.0.0,以及后续发布的Tensorflow1.x版本,其应用门槛非常高,而且采用的是静态图机制,难于debug。(但静态图也有其速度快的优点。通过先定义后运行的方式,再次运行时不需要重新构建计算图,所以速度会比动态图更快) 2019年发布的Tensorflow 2.0版本是一个”划时代“的标志性版本,在Tensorflow2.0版本之后,极大地降低了Tensorflow的使用门槛,并默认采用动态图机制,程序将按照编写命令顺序执行,使得debug更加容易,更符合人的逻辑思维习惯。可以根据需要,在静态图和动态图之间进行切换。 所以建议新手下载2.0以上版本,可以更容易学习。 安装时要注意的是版本的匹配,这是官方说明文档:https://tensorflow.google.cn/install/source_windows#tested_build_configurations 在这里可以查看安装注意事项,以及版本匹配,如图所示。 在这里插入图片描述

按照图示指示步骤点击,即可查看CPU和GPU不同版本的构建配置,如果不按配置要求安装,tensorflow运行会报错。 另外附带给大家一个完整的Tensorflow安装教程:tensorflow(CPU版本和GPU版本)的安装教程(详细):https://download.csdn.net/download/weixin_45954454/15654978 免费的哦~~ 如果安装出现问题可以私信我,看到就回复。

Anaconda

Anaconda是一个用于科学计算的Python发行版,在其中预安装了Numpy、Matplotlib等成熟的开源包和科学计算工具。 Anaconda最大的特点就是具有强大的包管理和环境管理的作用: ·包管理:安装、更新、卸载工具包;在安装工具包时,自动安装相应的依赖包。 ·环境管理:可以在同一台机器上创建几个相互独立的虚拟环境;可以隔离不同项目所需要的不同版本的工具包; 不同的环境之间可以快速切换。 Anaconda最新版内部已预安装了这些内容 图1 其中 ·Anaconda Navigator:是用于管理工具包和环境的图形用户界面,只需要点击鼠标就可以完成简单的环境管理和包管理操作。 图2

·Anaconda Prompt:是命令行输入窗口,可以完成单行的命令操作。 图3

·Jupyter Notebook:是通过网页访问的交互式程序编辑工具;便于程序的远程访问,屏蔽了不同系统间的显示差异,便于代码共享;可以代码、图像、注释、公式、图形、运行结果整合在同一个文档中, 编写出漂亮的交互式文档。 图4

·Spyder:是使用Python编程语言进行科学计算的集成开发环境。 图5

visual studio code:在老版本的Anaconda中还有visual studio code这一强大的代码编辑器,但新版本中没有它了,如果大家习惯用vs来写代码,可以参考手把手教你 如何在VS Code下搭建Anaconda环境 图6

神经网络与深度学习的常用库

下面介绍以下几个常用的库,可以这样通俗的理解 Keras:是一个高层的神经网络和深度学习库 Numpy:用于科学计算 Matplotlib:用于绘图 Pandas:用于数据分析 Pillow:用于图像处理 tensorflow:深度学习框架

Keras

Keras是一个高层的神经网络和深度学习库,由Python编写的开源人工神经网络库,采用面向对象的方法编写,提供了大量封装好的模块,支持神经网络和深度学习的主流算法,还支持多操作系统下的多GPU并行计算,因此可以作为Tensorflow深度学习库的前端,快速构建和训练深度学习模型。 ·可以快速搭建神经网络模型,非常易于调试和扩展。 ·TensorFlow的官方高阶API。 ·内置了一些常用的公共数据集,可以通过keras.datasets模块加载和访问。

注意:Keras只是一个前端工具,是介于程序员和后端计算引擎之间的一个接口,因此不能离开后端计算引擎(Tensorflow、CNTK、Theano)独立工作。

Keras的安装和使用有两种方法: 方法1:把Keras作为独立的开发工具进行安装,将Tensorflow作为后端,所以在安装Keras时,如果没有检测到Tensorflow,Keras会将Tensorflow作为依赖项自动安装。 方法2:把Keras作为Tensorflow的高阶API:在安装Tensorflow时,tf.Keras会作为子模块被自动安装。

NumPy

NumPy是Python中科学计算的基础包,它是一个Python库。它提供对数组的快速操作,包括创建数组、创建特殊数组、矩阵运算、元素运算、数组堆叠、生成随机数数组等…。

Matplotlib

Matplotlib是第三方绘图库,可以快速方便地生成高质量的图表。可以用来绘制直方图、柱形图、折线图、散点图、气泡图、三维图等…。 Matplotlib库中含有丰富的绘图函数,可以实现各种各样的功能,具体不赘述,给大家提供几个官方网址,可以在需要的时候针对性的查询使用: 查询各种功能的示例:https://matplotlib.org/gallery.html 查询各种函数:https://matplotlib.org/genindex.html 图7

Pandas

Pandas库(Panel Data & Data Analysis) 是python中基于NumPy和Matplotlib的第三方数据分析库,与后两者共同构成了python数据分析的基础工具包 ·用于数据统计和分析 ·可以高效、方便地操作大型数据集

Pillow

Pillow是python图像处理库,在老版本中它叫做PIL,PIL的功能丰富、简单易用,仅支持python2.x版本,目前已停止更新。Pillow是在PIL的基础上发展起来的,而且它可以支持Python3版本。

总结

通常,使用Tensorflow利用高阶API来快速搭建复杂的模型,并利用GPU和TPU(张量处理单元)资源进行快速运算,而使用Numpy来读取和访问数据集,接收从GPU输出的中间结果或者最终结果,完成数据交换和输入输出的工作。 该文仅是对深度学习的开发环境及其常用库的简单介绍,对于这些库有哪些常用函数、又该如何使用,后续我会详细整理并发布。还会分享如何加载数据集、处理数据、搭建模型、训练模型、对结果的数据分析、图像生成、以及一些琐碎而又重要的知识点等干货…

如有疑问,欢迎批评指正^^



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