在深度学习中训练模型的过程中读取图片数据,如果将图片数据全部读入内存是不现实的,所以有必要使用生成器来读取数据。
通过列表生成式,我们可以直接创建一个列表。但是,受到内存限制,列表容量肯定是有限的。而且,创建一个包含100万个元素的列表,不仅占用很大的存储空间,如果我们仅仅需要访问前面几个元素,那后面绝大多数元素占用的空间都白白浪费了。
所以,如果列表元素可以按照某种算法推算出来,那我们是否可以在循环的过程中不断推算出后续的元素呢?这样就不必创建完整的list,从而节省大量的空间。在Python中,这种一边循环一边计算的机制,称为生成器:generator。
只要把一个列表生成式的[]改成(),就创建了一个generator:
>>> L = [x * x for x in range(10)] >>> L [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81] >>> g = (x * x for x in range(10)) >>> g <generator object <genexpr> at 0x1022ef630>
list中的元素可以直接打印出来 ,generator要一个一个打印出来,
>>> next(g)
0
>>> next(g)
1
>>> next(g)
4
>>> next(g)
9
>>> next(g)
16
generator保存的是算法,每次调用next(g),就计算出g的下一个元素的值,直到计算到最后一个元素,没有更多的元素时,抛出StopIteration的错误。
正确的方法是使用for循环,因为generator也是可迭代对象:
>>> g = (x * x for x in range(10)) >>> for n in g: ... print(n)
著名的斐波拉契数列(Fibonacci),除第一个和第二个数外,任意一个数都可由前两个数相加得到:
1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, ...
但是,用函数把它打印出来却很容易:
def fib(max): n, a, b = 0, 0, 1 while n < max: print(b) a, b = b, a + b n = n + 1 return 'done'
仔细观察,可以看出,fib函数实际上是定义了斐波拉契数列的推算规则,可以从第一个元素开始,推算出后续任意的元素,这种逻辑其实非常类似generator。
也就是说,上面的函数和generator仅一步之遥。要把fib函数变成generator,只需要把print(b)改为yield b就可以了:
def fib(max): n, a, b = 0, 0, 1 while n < max: yield b a, b = b, a + b n = n + 1 return 'done'
这就是定义generator的另一种方法。如果一个函数定义中包含yield关键字,那么这个函数就不再是一个普通函数,而是一个generator:
>>> f = fib(6) >>> f <generator object fib at 0x104feaaa0>
这里,最难理解的就是generator和函数的执行流程不一样。函数是顺序执行,遇到return语句或者最后一行函数语句就返回。而变成generator的函数,在每次调用next()的时候执行,遇到yield语句返回,再次执行时从上次返回的yield语句处继续执行。
在循环过程中不断调用yield,就会不断中断。当然要给循环设置一个条件来退出循环,不然就会产生一个无限数列出来。
同样的,把函数改成generator后,我们基本上从来不会用next()来获取下一个返回值,而是直接使用for循环来迭代:
>>> for n in fib(6): ... print(n) ...
def train_data(train_file,batch_size,resize_shape): datas, labels = read_data(train_file) num_batch = len(datas)//batch_size for i in range(num_batch): imgs = [] train_datas = datas[batch_size*i:batch_size*(i+1)] train_lables = labels[batch_size*i:batch_size*(i+1)] for img_path in train_datas: img = cv2.imread(img_path) img = cv2.resize(img,resize_shape) img = img/255 #归一化处理 imgs.append(img) yield np.array(imgs),np.array(train_lables)
补充:深度学习算法--fit_generator()函数使用
如果我们数据量很大,那么是不可能将所有数据载入内存的,必将导致内存泄漏,
from keras.datasets import imdb from keras.preprocessing.sequence import pad_sequences from keras.models import Sequential from keras import layers import numpy as np import random from sklearn.metrics import f1_score, accuracy_score max_features = 100 maxlen = 50 batch_size = 320 (x_train, y_train), (x_test, y_test) = imdb.load_data(num_words=max_features) x_train = pad_sequences(x_train, maxlen=maxlen) x_test = pad_sequences(x_test, maxlen=maxlen) def generator(): while 1: row = np.random.randint(0, len(x_train), size=batch_size) x = np.zeros((batch_size, x_train.shape[-1])) y = np.zeros((batch_size,)) x = x_train[row] y = y_train[row] yield x, y # generator() model = Sequential() model.add(layers.Embedding(max_features, 32, input_length=maxlen)) model.add(layers.GRU(64, return_sequences=True)) model.add(layers.GRU(32)) # model.add(layers.Flatten()) # model.add(layers.Dense(32,activation='relu')) model.add(layers.Dense(1, activation='sigmoid')) model.compile(optimizer='rmsprop', loss='binary_crossentropy', metrics=['acc']) print(model.summary()) # history = model.fit(x_train, y_train, epochs=1,batch_size=32, validation_split=0.2) # Keras中的fit()函数传入的x_train和y_train是被完整的加载进内存的,当然用起来很方便,但是如果我们数据量很大, # 那么是不可能将所有数据载入内存的,必将导致内存泄漏,这时候我们可以用fit_generator函数来进行训练。 # fit_generator函数必须传入一个生成器,我们的训练数据也是通过生成器产生的 history = model.fit_generator(generator(), epochs=1, steps_per_epoch=len(x_train) // (batch_size)) print(model.evaluate(x_test, y_test)) y = model.predict_classes(x_test) print(accuracy_score(y_test, y))
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