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C++基于文件流與armadillo讀取mnist示例詳解

更新時(shí)間：2021年05月10日 10:42:19 作者：c艸用戶

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++基于文件流與armadillo讀取mnist的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

前言

發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上大把都是用python讀取mnist的，用C++大都是用opencv讀取的，但我不怎么用opencv，因此自己摸索了個(gè)使用文件流讀取mnist的方法，armadillo僅作為儲(chǔ)存矩陣的一種方式。

1. mnist文件

首先避坑，這些文件要解壓。

官網(wǎng)截圖可知，文件頭很簡單，只有若干個(gè)32位整數(shù)，MSB，像素和標(biāo)簽均是無符號字節(jié)（即unsigned char)可以先讀取文件頭，再讀取剩下的部分。

2. 讀取文件頭

我覺得沒什么必要啊，直接跳過不行嗎

文件頭都是32位，那就整四個(gè)unsigned char唄。

 uchar a, b, c, d;
 File >> a >> b >> c >> d;

這樣a、b、c、d就保存了一個(gè)整數(shù)。

x = ((((a * 256) + b) * 256) + c) * 256 + d;

然后就得到了唄。

看每個(gè)文件有多少文件頭，就操作幾次（并可以順便與官方的magic number進(jìn)行對比），剩下的就是文件的內(nèi)容了。

3. 讀取內(nèi)容

這部分可以依照之前的方法，一次讀取一個(gè)字符，再保存至矩陣當(dāng)中。例如：

uchar a;
mat image(28, 28, fill::zeros); // 這是個(gè)矩陣！
for(int i = 0; i < 28; i++) //28行28列的圖像懶得改了
 for(int j = 0; j < 28; j++)
 {
  File >> a;
  image(i, j) = double(a);
 }

這樣就讀取了一張圖片。其余以此類推吧。

4. 完整代碼

可以復(fù)制，可以修改，也可以用于商用和學(xué)術(shù)，但是請標(biāo)注原作者（就是我）。

mnist.h

#ifndef MNIST_H  
#define MNIST_H
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<armadillo>

#define uchar unsigned char

using namespace std;
using namespace arma;

//小端存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換
int reverseInt(uchar a, uchar b, uchar c, uchar d);

//讀取image數(shù)據(jù)集信息
mat read_mnist_image(const string fileName);

//讀取label數(shù)據(jù)集信息
mat read_mnist_label(const string fileName);
#endif

mnist.cpp

//mnist.cpp
//作者：C艸
#include "mnist.h"

int reverseInt(uchar a, uchar b, uchar c, uchar d)
{
 return ((((a * 256) + b) * 256) + c) * 256 + d;
}

mat read_mnist_image(const string fileName)
{
 fstream File;
 mat image;
 File.open(fileName);
 if (!File.is_open()) // cannot open file
 {
  cout << "文件打不開啊" << endl;
  return mat(0, 0, fill::zeros);
 }
 uchar a, b, c, d;
 File >> a >> b >> c >> d;
 int magic = reverseInt(a, b, c, d);
 if (magic != 2051) //magic number wrong
 {
  cout << magic;
  return mat(0, 0, fill::zeros);
 }
 File >> a >> b >> c >> d;
 int num_img = reverseInt(a, b, c, d);
 File >> a >> b >> c >> d;
 int num_row = reverseInt(a, b, c, d);
 File >> a >> b >> c >> d;
 int num_col = reverseInt(a, b, c, d);
 // 文件頭讀取完畢
 image = mat(num_img, num_col * num_row, fill::zeros);
 for(int i = 0; i < num_img; i++)
  for (int j = 0; j < num_col * num_row; j++)
  {
   File >> a;
   image(i, j) = double(a);
  }
 return image;
}

mat read_mnist_label(const string fileName)
{
 fstream File;
 mat label;
 File.open(fileName);
 if (!File.is_open()) // cannot open file
 {
  cout << "文件打不開啊" << endl;
  return mat(0, 0, fill::zeros);
 }
 uchar a, b, c, d;
 File >> a >> b >> c >> d;
 int magic = reverseInt(a, b, c, d);
 if (magic != 2049) //magic number wrong
 {
  cout << magic;
  return mat(0, 0, fill::zeros);
 }
 File >> a >> b >> c >> d;
 int num_lab = reverseInt(a, b, c, d);
 // 文件頭讀取完畢
 label = mat(num_lab, 10, fill::zeros);
 for (int i = 0; i < num_lab; i++)
 {
  File >> a;
  label(i, int(a)) = 1;
 }
 return label;
}