动手学深度学习v2-李沐 线性回归

代码部分

%matplotlib inline
import random
import torch
from d2l import torch as d2l

我们使用线性模型参数w=[2,−3.4]⊤、b=4.2 和噪声项生成数据集及其标签:

生成数据集

def synthetic_data(w, b, num_examples):  #@save
    """生成y=Xw+b+噪声"""
    X = torch.normal(0, 1, (num_examples, len(w)))#x均值为0,标准差为1
    y = torch.matmul(X, w) + b
    y += torch.normal(0, 0.01, y.shape)#给y加上噪声项,可以视为模型预测和标签时的潜在观测误差,为了简化问题,我们将标准差设为0.01
    return X, y.reshape((-1, 1))

true_w = torch.tensor([2, -3.4])
true_b = 4.2
features, labels = synthetic_data(true_w, true_b, 1000)

注意:features中的每一行都包含一个二维数据样本, labels中的每一行都包含一维标签值(一个标量)。

d2l.set_figsize()
d2l.plt.scatter(features[:, (1)].detach().numpy(), labels.detach().numpy(), 1);

这里出现报错:module 'torch' has no attribute 'set_figsize',找到一个可行方法,import d2l,再次运行即可。

读取数据集

def data_iter(batch_size, features, labels):
    num_examples = len(features)
    indices = list(range(num_examples))
    # 这些样本是随机读取的,没有特定的顺序
    random.shuffle(indices)#打乱顺序
    for i in range(0, num_examples, batch_size):
        batch_indices = torch.tensor(
            indices[i: min(i + batch_size, num_examples)])#为什么用min,因为最后一个数据集可能不满足i到i+bath_size项,会出现缺项,所以用min取出剩余项
        yield features[batch_indices], labels[batch_indices]
batch_size = 10

for X, y in data_iter(batch_size, features, labels):
    print(X, '\n', y)
    break

初始化模型参数

w = torch.normal(0, 0.01, size=(2,1), requires_grad=True)
b = torch.zeros(1, requires_grad=True)

定义模型

def linreg(X, w, b):  #@save
    """线性回归模型"""
    return torch.matmul(X, w) + b

定义损失函数

def squared_loss(y_hat, y):  #@save
    """均方损失"""
    return (y_hat - y.reshape(y_hat.shape)) ** 2 / 2

定义优化算法

def sgd(params, lr, batch_size):  #@save
    """小批量随机梯度下降"""
    with torch.no_grad():
        for param in params:
            param -= lr * param.grad / batch_size
            param.grad.zero_()

训练

lr = 0.03
num_epochs = 3
net = linreg
loss = squared_loss

for epoch in range(num_epochs):
    for X, y in data_iter(batch_size, features, labels):
        l = loss(net(X, w, b), y)  # X和y的小批量损失
        # 因为l形状是(batch_size,1),而不是一个标量。l中的所有元素被加到一起,
        # 并以此计算关于[w,b]的梯度
        l.sum().backward()
        sgd([w, b], lr, batch_size)  # 使用参数的梯度更新参数
    with torch.no_grad():
        train_l = loss(net(features, w, b), labels)
        print(f'epoch {epoch + 1}, loss {float(train_l.mean()):f}')
print(f'w的估计误差: {true_w - w.reshape(true_w.shape)}')
print(f'b的估计误差: {true_b - b}')

训练结果

epoch 1, loss 0.000233
epoch 2, loss 0.000099
epoch 3, loss 0.000100

还遇到一个问题:jupyter notebook出现内核崩溃的问题

我的解决方法:输入下面的代码

import os
os.environ["KMP_DUPLICATE_LIB_OK"]="TRUE"

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