1. 认识Tensorflow

我们将接触到Tensorflow的下载与安装，还有Tensorflow的基本使用。包含以下知识点

• 张量
• 计算图
• 会话

1.1. 下载以及安装

选择类型

必须选择以下类型的TensorFlow之一来安装：

• TensorFlow仅支持CPU支持。如果您的系统没有NVIDIA®GPU，则必须安装此版本。请注意，此版本的TensorFlow通常会更容易安装（通常在5或10分钟内），因此即使您有NVIDIA GPU，我们建议先安装此版本。
• TensorFlow支持GPU。TensorFlow程序通常在GPU上比在CPU上运行得更快。因此，如果您的系统具有满足以下所示先决条件的NVIDIA®GPU，并且您需要运行性能关键型应用程序，则应最终安装此版本。

Ubuntu和Linux

如果要安装GPU版本的，需要安装一大堆NVIDIA软件(不推荐)：

• CUDA®Toolkit 8.0。有关详细信息，请参阅 NVIDIA的文档。确保您将相关的Cuda路径名附加到 LD_LIBRARY_PATH环境变量中，如NVIDIA文档中所述。 与CUDA Toolkit 8.0相关的NVIDIA驱动程序。
• cuDNN v5.1。有关详细信息，请参阅 NVIDIA的文档。确保CUDA_HOME按照NVIDIA文档中的描述创建环境变量。
• 具有CUDA Compute Capability 3.0或更高版本的GPU卡。有关支持的GPU卡的列表，请参阅 NVIDIA文档。
• libcupti-dev库，即NVIDIA CUDA Profile Tools界面。此库提供高级分析支持。要安装此库，请发出以下命令：

使用pip安装,分别有2.7和3.6版本的

# 仅使用 CPU 的版本
$  pip install https://storage.googleapis.com/tensorflow/linux/cpu/tensorflow-1.0.1-cp27-none-linux_x86_64.whl

$  pip3 install https://storage.googleapis.com/tensorflow/linux/cpu/tensorflow-1.0.1-cp36-cp36m-linux_x86_64.whl

Mac

macX下也可以安装2.7和3.4、3.5的CPU版本

# 2.7
$ pip install https://storage.googleapis.com/tensorflow/mac/cpu/tensorflow-1.0.1-py2-none-any.whl

# 3.4、3.5
$ pip3 install https://storage.googleapis.com/tensorflow/mac/cpu/tensorflow-1.0.1-py3-none-any.whl

1.2. 初识tf

使用 TensorFlow, 你必须明白 TensorFlow：

Tensorflow有一下几个简单的步骤：

• 使用 tensor 表示数据.
• 使用图 (graph) 来表示计算任务.
• 在会话（session)中运行图s

关于新版本

TensorFlow提供多种API。最低级API为您提供完整的编程控制。请注意，tf.contrib.learn这样的高级API可以帮助您管理数据集，估计器，培训和推理。一些高级TensorFlow API（方法名称包含的那些）contrib仍在开发中。某些contrib方法可能会在随后的TensorFlow版本中发生变化或变得过时。这个模块类似于scikit-learn中算法模型。

在 TF 中发生的所有事，都是在会话（Session） 中进行的。所以，当你在 TF 中编写一个加法时，其实你只是设计了一个加法操作，而不是实际添加任何东西。所有的这些设计都是会在图（Graph）中产生，你会在图中保留这些计算操作和张量，而不是具体的值。

图

TensorFlow程序通常被组织成一个构建阶段和一个执行阶段. 在构建阶段, op的执行步骤被描述成一个图. 在执行阶段, 使用会话执行执行图中的op。我们来构建一个简单的计算图。每个节点采用零个或多个张量作为输入，并产生张量作为输出。一种类型的节点是一个常数。像所有TensorFlow常数一样，它不需要任何输入，它输出一个内部存储的值。我们可以创建两个浮点型常量node1 ，node2如下所示：

node1 = tf.constant(3.0, tf.float32)
node2 = tf.constant(4.0)
print(node1, node2)

最终的打印声明生成

Tensor("Const:0", shape=(), dtype=float32) Tensor("Const_1:0", shape=(), dtype=float32)

他为什么不是输出结果，那是因为tensorflow中的图形节点操作必须在会话中运行，稍后介绍

构建图

构建图的第一步, 是创建源 op (source op). 源 op 不需要任何输入, 例如 常量 (Constant). 源 op 的输出被传递给其它 op 做运算.TensorFlow Python 库有一个默认图 (default graph), op 构造器可以为其增加节点. 这个默认图对 许多程序来说已经足够用了.，后面我们会接触多个图的使用

默认Graph值始终注册，并可通过调用访问 tf.get_default_graph()

import tensorflow as tf

# 创建一个常量 op, 产生一个 1x2 矩阵. 这个 op 被作为一个节点,加到默认图中.构造器的返回值代表该常量 op 的返回值.
matrix1 = tf.constant([[3., 3.]])

# 创建另外一个常量 op, 产生一个 2x1 矩阵.
matrix2 = tf.constant([[2.],[2.]])

# 创建一个矩阵乘法 matmul op , 把 'matrix1' 和 'matrix2' 作为输入.返回值 'product' 代表矩阵乘法的结果.
product = tf.matmul(matrix1, matrix2)

print tf.get_default_graph(),matrix1.graph,matrix2.graph

重要注意事项：此类对于图形构造不是线程安全的。所有操作都应从单个线程创建，或者必须提供外部同步。除非另有说明，所有方法都不是线程安全的

在会话中启动图

构造阶段完成后，才能启动图。启动图的第一步是创建一个Session对象，如果无任何创建参数，会话构造器将启动默认图。

调用Session的run()方法来执行矩阵乘法op, 传入product作为该方法的参数，会话负责传递op所需的全部输入，op通常是并发执行的。

# 启动默认图.
sess = tf.Session()

# 函数调用 'run(product)' 触发了图中三个 op (两个常量 op 和一个矩阵乘法 op) 的执行.返回值 'result' 是一个 numpy `ndarray` 对象.
result = sess.run(product)
print result

# 任务完成, 关闭会话.
sess.close()

Session对象在使用完后需要关闭以释放资源，当然也可以使用上下文管理器来完成自动关闭动作。

op

计算图中的每个节点可以有任意多个输入和任意多个输出，每个节点描述了一种运算操作（operation, op），节点可以算作运算操作的实例化（instance）。一种运算操作代表了一种类型的抽象运算，比如矩阵乘法、加法。tensorflow内建了很多种运算操作，如下表所示：

feed

TensorFlow还提供了feed机制, 该机制可以临时替代图中的任意操作中的tensor可以对图中任何操作提交补丁,直接插入一个 tensor。feed 使用一个 tensor 值临时替换一个操作的输入参数，从而替换原来的输出结果.

feed 只在调用它的方法内有效, 方法结束,feed就会消失。最常见的用例是将某些特殊的操作指定为"feed"操作, 标记的方法是使用 tf.placeholder() 为这些操作创建占位符.并且在Session.run方法中增加一个feed_dict参数

# 创建两个个浮点数占位符op
input1 = tf.placeholder(tf.types.float32)
input2 = tf.placeholder(tf.types.float32)

#增加一个乘法op
output = tf.mul(input1, input2)

with tf.Session() as sess:
  # 替换input1和input2的值
  print sess.run([output], feed_dict={
   input1:[7.], input2:[2.]})

如果没有正确提供feed, placeholder() 操作将会产生错误