C++基于文件流与armadillo读取mnist示例详解

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我是靠谱客的博主想人陪老虎，最近开发中收集的这篇文章主要介绍C++基于文件流与armadillo读取mnist示例详解，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

前言

发现网上大把都是用python读取mnist的，用C++大都是用opencv读取的，但我不怎么用opencv，因此自己摸索了个使用文件流读取mnist的方法，armadillo仅作为储存矩阵的一种方式。

1. mnist文件

首先避坑，这些文件要解压。

官网截图可知，文件头很简单，只有若干个32位整数，MSB，像素和标签均是无符号字节（即unsigned char)可以先读取文件头，再读取剩下的部分。

2. 读取文件头

我觉得没什么必要啊，直接跳过不行吗

文件头都是32位，那就整四个unsigned char呗。

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

这样a、b、c、d就保存了一个整数。

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

然后就得到了呗。

看每个文件有多少文件头，就操作几次（并可以顺便与官方的magic number进行对比），剩下的就是文件的内容了。

3. 读取内容

这部分可以依照之前的方法，一次读取一个字符，再保存至矩阵当中。例如：

uchar a;
mat image(28, 28, fill::zeros); // 这是个矩阵！
for(int i = 0; i < 28; i++) //28行28列的图像懒得改了
 for(int j = 0; j < 28; j++)
 {
  File >> a;
  image(i, j) = double(a);
 }

这样就读取了一张图片。其余以此类推吧。

4. 完整代码

可以复制，可以修改，也可以用于商用和学术，但是请标注原作者（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;

//小端存储转换
int reverseInt(uchar a, uchar b, uchar c, uchar d);

//读取image数据集信息
mat read_mnist_image(const string fileName);

//读取label数据集信息
mat read_mnist_label(const string fileName);
#endif

mnist.cpp

//mnist.cpp
//作者：C艹
#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 << "文件打不开啊" << 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);
 // 文件头读取完毕
 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 << "文件打不开啊" << 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);
 // 文件头读取完毕
 label = mat(num_lab, 10, fill::zeros);
 for (int i = 0; i < num_lab; i++)
 {
  File >> a;
  label(i, int(a)) = 1;
 }
 return label;
}