Task08：模块与datetime模块(2天)

from sklearn import datasets
import numpy as np
import tensorflow as tf
import pandas as pd
from pandas import DataFrame
from sklearn.datasets import load_iris
from matplotlib import pyplot as plt
x_data=datasets.load_iris().data     #获取iris数据集数据
y_data=datasets.load_iris().target   #获取iris数据标签

# x_data=DataFrame(x_data,columns=[‘花萼长度‘,‘花萼宽度‘,‘花瓣长度‘,‘花瓣宽度‘])  #把数据变成表格的形式，增加列标签
# pd.set_option(‘display.unicode.east_asian_width‘,True)     #设置列名对齐
# print(‘x_data add index:\n‘,x_data)
#
# x_data[‘类别‘]=y_data                                #表格新加一列‘类别’
# print(‘x_data add column:\n‘,x_data)

#随机打乱数据（因为原始数据是顺序的，顺序不打乱会影响准确率）
#seed:随机数种子，是一个整数，当设置后，每次生成的随机数都一样
np.random.seed(116)
np.random.shuffle(x_data)     #重新排序返回一个随机序列作用类似洗牌
np.random.seed(116)
np.random.shuffle(y_data)
tf.random.set_seed(116)

#将打乱后的数据集分割为训练集和测试集
#训练集为前120行，测试集为后30行
x_train=x_data[:-30]
y_train=y_data[:-30]
x_test=x_data[-30:]
y_test=y_data[-30:]

#转化x的数据类型，否则后面矩阵相乘时会因数据类型不一致报错
x_train=tf.cast(x_train,tf.float32)
x_test=tf.cast(x_test,tf.float32)

#把数据集分批次，每个批次batch组数据
#from_tensor_sices函数使输入特征和标签值一一对应
train_db=tf.data.Dataset.from_tensor_slices((x_train,y_train)).batch(32)
test_db=tf.data.Dataset.from_tensor_slices((x_test,y_test)).batch(32)

#生成神经网络的参数，4个输入特征，故输入层为4个输入节点；因为分3类，故输出层为3个神经元
#用tf.Vairable()标记参数可训练
#使用seed使每次生成的随机数相同
w1=tf.Variable(tf.random.truncated_normal([4,3],stddev=0.1,seed=1))
b1=tf.Variable(tf.random.truncated_normal([3],stddev=0.1,seed=1))

#学习率
lr=0.1

train_loss_results=[]   #将每次的loss记录在此列表中，为后续画loss曲线提供依据

test_acc=[]             #将每次的精确率记录在此列表中，为后续画acc曲线提供依据

epoch=500               #循环500次

loss_all=0              #每轮分为4个step，loss_all记录4个step生成的4个loss的和

#训练部分
for epoch in range(epoch):       #大循环，循环一次数据集
    for step,(x_train,y_train) in enumerate(train_db):      #小循环，循环取一个batch（32个数据集）
        with tf.GradientTape() as tape:          #with结构记录梯度信息
            y=tf.matmul(x_train,w1)+b1         #神经网络记录乘加运算
            y=tf.nn.softmax(y)                 #使y满足概率分布
            y_=tf.one_hot(y_train,depth=3)     #3分类
            loss=tf.reduce_mean(tf.square(y_-y))   #预测值-真实值
            loss_all+=loss.numpy()
         #求导
        grads=tape.gradient(loss,[w1,b1])
        #梯度自更新  w1=w1-lr*w1_grad  b1=b1-lr*b1_grad
        w1.assign_sub(lr * grads[0])
        b1.assign_sub(lr * grads[1])

    #每个epoch，打印loss信息
    print(‘epoch:{},loss:{}‘.format(epoch,loss_all/4))
    train_loss_results.append(loss_all/4)
    loss_all=0

    total_corret,total_number=0,0
    for x_test,y_test in test_db:
        y=tf.matmul(x_test,w1)+b1
        y=tf.nn.softmax(y)
        predict=tf.argmax(y,axis=1)             #返回y中最大值的索引，即预测的分类
        predict=tf.cast(predict,dtype=y_test.dtype)
        correct=tf.cast(tf.equal(predict,y_test),dtype=tf.int32)
        correct=tf.reduce_sum(correct)          #将每个batch中的correct数加起来
        total_corret+=int(correct)
        total_number+=x_test.shape[0]           #x_test.shape[0]代表样本个数

    acc=total_corret/total_number
    test_acc.append(acc)
    print(‘test_acc:‘,acc)

    print(‘------------------‘)

#绘制loss曲线
plt.title(‘loss function curve‘)
plt.xlabel(‘epoch‘)
plt.ylabel(‘loss‘)
plt.plot(train_loss_results,label=‘$loss$‘)
plt.legend()
plt.show()

#绘制acc曲线
plt.title(‘acc curve‘)
plt.xlabel(‘epoch‘)
plt.ylabel(‘loss‘)
plt.plot(test_acc,label=‘$accuracy$‘)
plt.legend()
plt.show()