Keras Model Sequential模型接口

Sequential 模型 API

在阅读这片文档前，请先阅读 Keras Sequential 模型指引。

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Sequential 模型方法

compile

compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)

用于配置训练模型。

参数

• optimizer: 字符串（优化器名）或者优化器对象。详见 optimizers。
• loss: 字符串（目标函数名）或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出，则可以通过传递损失函数的字典或列表，在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
• metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = ['accuracy']。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准，还可以传递一个字典，如 metrics = {'output_a'：'accuracy'}。
• loss_weights: 指定标量系数（Python浮点数）的可选列表或字典，用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和，由 loss_weights 系数加权。 如果是列表，则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量，则期望将输出名称（字符串）映射到标量系数。
• sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重（2D 权重），请将其设置为 temporal。 默认为 None，为采样权重（1D）。如果模型有多个输出，则可以通过传递 mode 的字典或列表，以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
• weighted_metrics: 在训练和测试期间，由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
• target_tensors: 默认情况下，Keras 将为模型的目标创建一个占位符，在训练过程中将使用目标数据。相反，如果你想使用自己的目标张量（反过来说，Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据），您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量（对于单输出 Sequential 模型）。
• **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时，这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时，这些参数被传递到 tf.Session.run。

异常

• ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。

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fit

fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)

以固定数量的轮次（数据集上的迭代）训练模型。

参数

• x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名，你也可以传递一个字典，将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送（例如 TensorFlow 数据张量）数据，x 可以是 None（默认）。
• y: 目标（标签）数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名，你也可以传递一个字典，将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送（例如 TensorFlow 数据张量）数据，y 可以是 None（默认）。
• batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定，默认为 32.
• epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意，与 initial_epoch 一起，epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮，而是到第 epochs 轮停止训练。
• verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
• callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
• validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据，并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
• validation_data: 元组 (x_val，y_val) 或元组 (x_val，y_val，val_sample_weights)，用来评估损失，以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
• shuffle: 布尔值（是否在每轮迭代之前混洗数据）或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项，它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时，这个参数无效。
• class_weight: 可选的字典，用来映射类索引（整数）到权重（浮点）值，用于加权损失函数（仅在训练期间）。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
• sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组，用于对损失函数进行加权（仅在训练期间）。您可以传递与输入样本长度相同的平坦（1D）Numpy 数组（权重和样本之间的 1：1 映射），或者在时序数据的情况下，可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组，以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下，你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
• initial_epoch: 开始训练的轮次（有助于恢复之前的训练）。
• steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数（样品批次）。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时，默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小，如果无法确定，则为 1。
• validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数（批次样本）。

返回

一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值，以及验证集损失和评估值的记录（如果适用）。

异常

• RuntimeError: 如果模型从未编译。
• ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。

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evaluate

evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)

在测试模式，返回误差值和评估标准值。

计算逐批次进行。

参数

• x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名，你也可以传递一个字典，将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送（例如 TensorFlow 数据张量）数据，x 可以是 None（默认）。
• y: 目标（标签）数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名，你也可以传递一个字典，将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送（例如 TensorFlow 数据张量）数据，y 可以是 None（默认）。
• batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定，默认为 32.
• verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
• sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组，用于对损失函数进行加权（仅在训练期间）。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦（1D）Numpy 数组（权重和样本之间的 1：1 映射），或者在时序数据的情况下，可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组，以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下，你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
• steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数（批次样本）。默认值 None。

返回

标量测试误差（如果模型只有单个输出且没有评估指标）或标量列表（如果模型具有多个输出和/或指标）。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。

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predict

predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)

为输入样本生成输出预测。

计算逐批次进行。

参数

• x: 输入数据，Numpy 数组（或者如果模型有多个输入，则为 Numpy 数组列表）。
• batch_size: 整数。如未指定，默认为 32。
• verbose: 日志显示模式，0 或 1。
• steps: 声明预测结束之前的总步数（批次样本）。默认值 None。

返回

预测的 Numpy 数组。

异常

• ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配，或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。

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train_on_batch

train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)

一批样品的单次梯度更新。

Arguments

• x: 训练数据的 Numpy 数组，如果模型具有多个输入，则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名，你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
• y: 目标数据的 Numpy 数组，如果模型具有多个输入，则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名，你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
• sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组，用于对损失函数进行加权（仅在训练期间）。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦（1D）Numpy 数组（权重和样本之间的 1：1 映射），或者在时序数据的情况下，可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组，以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下，你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
• class_weight: 可选的字典，用来映射类索引（整数）到权重（浮点）值，用于加权损失函数（仅在训练期间）。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。

返回

标量训练误差（如果模型只有单个输出且没有评估指标）或标量列表（如果模型具有多个输出和/或指标）。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。

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test_on_batch

test_on_batch(x, y, sample_weight=None)

在一批样本上评估模型。

参数

• x: 训练数据的 Numpy 数组，如果模型具有多个输入，则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名，你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
• y: 目标数据的 Numpy 数组，如果模型具有多个输入，则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名，你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
• sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组，用于对损失函数进行加权（仅在训练期间）。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦（1D）Numpy 数组（权重和样本之间的 1：1 映射），或者在时序数据的情况下，可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组，以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下，你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。

返回

标量测试误差（如果模型只有单个输出且没有评估指标）或标量列表（如果模型具有多个输出和/或指标）。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。

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predict_on_batch

predict_on_batch(x)

返回一批样本的模型预测值。

参数

• x: 输入数据，Numpy 数组或列表（如果模型有多输入）。

返回

预测值的 Numpy 数组。

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fit_generator

fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)

使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据，按批次训练模型。

生成器与模型并行运行，以提高效率。 例如，这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强，以在 GPU 上训练模型。

keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序， 以及当 use_multiprocessing=True 时 ，保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。

参数

• generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例，以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一：
  • 一个 (inputs, targets) 元组
  • 一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组（生成器的单个输出）表示一个独立批次。因此，此元组中的所有数组必须具有相同的长度（等于此批次的大小）。不同的批次可能具有不同的大小。例如，如果数据集的大小不能被批量大小整除，则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时，记一个 epoch 结束。
• steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数（批次样本）。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence：如果未指定，将使用 len(generator) 作为步数。
• epochs: 整数，数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代，由 steps_per_epoch 所定义。请注意，与 initial_epoch 一起，参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮，而是到第 epochs 轮停止训练。
• verbose: 日志显示模式。0，1 或 2。0 = 安静模式，1 = 进度条，2 = 每轮一行。
• callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
• validation_data: 它可以是以下之一：
  • 验证数据的生成器或 Sequence 实例
  • 一个 (inputs, targets) 元组
  • 一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
• validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence：如果未指定，将使用 len(generator) 作为步数。
• class_weight: 可选的字典，用来映射类索引（整数）到权重（浮点）值，用于加权损失函数（仅在训练期间）。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
• max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定，max_queue_size 将默认为 10。
• workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定，worker 将默认为 1。如果为 0，将在主线程上执行生成器。
• use_multiprocessing: 如果 True，则使用基于进程的多线程。如果未指定，use_multiprocessing将默认为 False。请注意，因为此实现依赖于多进程，所以不应将不可传递的参数传递给生成器，因为它们不能被轻易地传递给子进程。
• shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence(keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
• initial_epoch: 整数。开始训练的轮次（有助于恢复之前的训练）。

返回

一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值，以及验证集损失和评估值的记录（如果适用）。

异常

• ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。

例子

def generate_arrays_from_file(path):
    while True:
        with open(path) as f:
            for line in f:
                # 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
                x1, x2, y = process_line(line)
                    yield ({'input_1': x1, 'input_2': x2}, {'output': y})

model.fit_generator(generate_arrays_from_file('/my_file.txt'),
                    steps_per_epoch=10000, epochs=10)

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evaluate_generator

evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)

在数据生成器上评估模型。

这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。

参数

• generator: 生成器，生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights)，或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例，以避免在使用多进程时出现重复数据。
• steps: 在停止之前，来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence：如果未指定，将使用len(generator) 作为步数。
• max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
• workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定，worker 将默认为 1。如果为 0，将在主线程上执行生成器。
• use_multiprocessing: 如果 True，则使用基于进程的多线程。 请注意，因为此实现依赖于多进程，所以不应将不可传递的参数传递给生成器，因为它们不能被轻易地传递给子进程。
• verbose：日志显示模式，0 或 1。

返回

标量测试误差（如果模型只有单个输出且没有评估指标）或标量列表（如果模型具有多个输出和/或指标）。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。

异常

• ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。

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predict_generator

predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)

为来自数据生成器的输入样本生成预测。

这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。

参数

• generator: 返回批量输入样本的生成器，或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例，以避免在使用多进程时出现重复数据。
• steps: 在停止之前，来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence：如果未指定，将使用len(generator) 作为步数。
• max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
• workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定，worker 将默认为 1。如果为 0，将在主线程上执行生成器。
• use_multiprocessing: 如果 True，则使用基于进程的多线程。 请注意，因为此实现依赖于多进程，所以不应将不可传递的参数传递给生成器，因为它们不能被轻易地传递给子进程。
• verbose: 日志显示模式， 0 或 1。

返回

预测值的 Numpy 数组。

异常

• ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。

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get_layer

get_layer(name=None, index=None)

根据名称（唯一）或索引值查找网络层。

如果同时提供了 name 和 index，则 index 将优先。

根据网络层的名称（唯一）或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序（自下而上）。

参数

• name: 字符串，层的名字。
• index: 整数，层的索引。

返回

一个层实例。

异常

• ValueError: 如果层的名称或索引不正确。