Pytorch实现神经网络的分类方式

Z时代
2024-01-10
分类：综合

本文用于利用Pytorch实现神经网络的分类！！！

1.训练神经网络分类模型


import torch
from torch.autograd import Variable
import matplotlib.pyplot as plt
import torch.nn.functional as F
import torch.utils.data as Data
torch.manual_seed(1)#设置随机种子，使得每次生成的随机数是确定的
BATCH_SIZE = 5#设置batch size
#1.制作两类数据
n_data = torch.ones( 1000,2 )
x0 = torch.normal( 1.5*n_data, 1 )#均值为2 标准差为1
y0 = torch.zeros( 1000 )
x1 = torch.normal( -1.5*n_data,1 )#均值为-2 标准差为1
y1 = torch.ones( 1000 )
print("数据集维度：",x0.size(),y0.size())
#合并训练数据集,并转化数据类型为浮点型或整型
x = torch.cat( (x0,x1),0 ).type( torch.FloatTensor )
y = torch.cat( (y0,y1) ).type( torch.LongTensor )
print( "合并后的数据集维度：",x.data.size(), y.data.size() )
#当不使用batch size训练数据时，将Tensor放入Variable中
# x,y = Variable(x), Variable(y)
#绘制训练数据
# plt.scatter( x.data.numpy()[:,0], x.data.numpy()[:,1], c=y.data.numpy())
# plt.show()
#当使用batch size训练数据时，首先将tensor转化为Dataset格式
torch_dataset = Data.TensorDataset(x, y)
#将dataset放入DataLoader中
loader = Data.DataLoader(
 dataset=torch_dataset,
 batch_size = BATCH_SIZE,#设置batch size
 shuffle=True,#打乱数据
 num_workers=2#多线程读取数据
)
#2.前向传播过程
class Net(torch.nn.Module):#继承基类Module的属性和方法
 def __init__(self, input, hidden, output):
  super(Net, self).__init__()#继承__init__功能
  self.hidden = torch.nn.Linear(input, hidden)#隐层的线性输出
  self.out = torch.nn.Linear(hidden, output)#输出层线性输出
 def forward(self, x):
  x = F.relu(self.hidden(x))
  x = self.out(x)
  return x
# 训练模型的同时保存网络模型参数
def save():
 #3.利用自定义的前向传播过程设计网络，设置各层神经元数量
 # net = Net(input=2, hidden=10, output=2)
 # print("神经网络结构：",net)
 #3.快速搭建神经网络模型
 net = torch.nn.Sequential(
  torch.nn.Linear(2,10),#指定输入层和隐层结点，获得隐层线性输出
  torch.nn.ReLU(),#隐层非线性化
  torch.nn.Linear(10,2)#指定隐层和输出层结点，获得输出层线性输出
 )
 #4.设置优化算法、学习率
 # optimizer = torch.optim.SGD( net.parameters(), lr=0.2 )
 # optimizer = torch.optim.SGD( net.parameters(), lr=0.2, momentum=0.8 )
 # optimizer = torch.optim.RMSprop( net.parameters(), lr=0.2, alpha=0.9 )
 optimizer = torch.optim.Adam( net.parameters(), lr=0.2, betas=(0.9,0.99) )
 #5.设置损失函数
 loss_func = torch.nn.CrossEntropyLoss()
 plt.ion()#打开画布，可视化更新过程
 #6.迭代训练
 for epoch in range(2):
  for step, (batch_x, batch_y) in enumerate(loader):
   out = net(batch_x)#输入训练集，获得当前迭代输出值
   loss = loss_func(out, batch_y)#获得当前迭代的损失
   optimizer.zero_grad()#清除上次迭代的更新梯度
   loss.backward()#反向传播
   optimizer.step()#更新权重
   if step%200==0:
    plt.cla()#清空之前画布上的内容
    entire_out = net(x)#测试整个训练集
    #获得当前softmax层最大概率对应的索引值
    pred = torch.max(F.softmax(entire_out), 1)[1]
    #将二维压缩为一维
    pred_y = pred.data.numpy().squeeze()
    label_y = y.data.numpy()
    plt.scatter(x.data.numpy()[:, 0], x.data.numpy()[:, 1], c=pred_y, cmap='RdYlGn')
    accuracy = sum(pred_y == label_y)/y.size()
    print("第 %d 个epoch，第 %d 次迭代，准确率为 %.2f"%(epoch+1, step/200+1, accuracy))
    #在指定位置添加文本
    plt.text(1.5, -4, 'Accuracy=%.2f' % accuracy, fontdict={'size': 15, 'color': 'red'})
    plt.pause(2)#图像显示时间
 #7.保存模型结构和参数
 torch.save(net, 'net.pkl')
 #7.只保存模型参数
 # torch.save(net.state_dict(), 'net_param.pkl')
 plt.ioff()#关闭画布
 plt.show()
if __name__ == '__main__':
 save()

2. 读取已训练好的模型测试数据


import torch
from torch.autograd import Variable
import matplotlib.pyplot as plt
import torch.nn.functional as F
#制作数据
n_data = torch.ones( 100,2 )
x0 = torch.normal( 1.5*n_data, 1 )#均值为2 标准差为1
y0 = torch.zeros( 100 )
x1 = torch.normal( -1.5*n_data,1 )#均值为-2 标准差为1
y1 = torch.ones( 100 )
print("数据集维度：",x0.size(),y0.size())
#合并训练数据集,并转化数据类型为浮点型或整型
x = torch.cat( (x0,x1),0 ).type( torch.FloatTensor )
y = torch.cat( (y0,y1) ).type( torch.LongTensor )
print( "合并后的数据集维度：",x.data.size(), y.data.size() )
#将Tensor放入Variable中
x,y = Variable(x), Variable(y)
#载入模型和参数
def restore_net():
 net = torch.load('net.pkl')
 #获得载入模型的预测输出
 pred = net(x)
 # 获得当前softmax层最大概率对应的索引值
 pred = torch.max(F.softmax(pred), 1)[1]
 # 将二维压缩为一维
 pred_y = pred.data.numpy().squeeze()
 label_y = y.data.numpy()
 accuracy = sum(pred_y == label_y) / y.size()
 print("准确率为：",accuracy)
 plt.scatter(x.data.numpy()[:, 0], x.data.numpy()[:, 1], c=pred_y, cmap='RdYlGn')
 plt.show()
#仅载入模型参数,需要先创建网络模型
def restore_param():
 net = torch.nn.Sequential(
  torch.nn.Linear(2,10),#指定输入层和隐层结点，获得隐层线性输出
  torch.nn.ReLU(),#隐层非线性化
  torch.nn.Linear(10,2)#指定隐层和输出层结点，获得输出层线性输出
 )
 net.load_state_dict( torch.load('net_param.pkl') )
 #获得载入模型的预测输出
 pred = net(x)
 # 获得当前softmax层最大概率对应的索引值
 pred = torch.max(F.softmax(pred), 1)[1]
 # 将二维压缩为一维
 pred_y = pred.data.numpy().squeeze()
 label_y = y.data.numpy()
 accuracy = sum(pred_y == label_y) / y.size()
 print("准确率为：",accuracy)
 plt.scatter(x.data.numpy()[:, 0], x.data.numpy()[:, 1], c=pred_y, cmap='RdYlGn')
 plt.show()
if __name__ =='__main__':
 # restore_net()
 restore_param()