0-1分布revisit

博客涉及数据挖掘和概率论相关内容,数据挖掘可从大量数据中发现有价值信息,概率论是研究随机现象数量规律的数学分支,二者在信息技术领域有重要应用。

以上供参考。

 

[autoreload of cs231n.classifiers.fc_net failed: Traceback (most recent call last): File "D:\miniconda\lib\site-packages\IPython\extensions\autoreload.py", line 276, in check superreload(m, reload, self.old_objects) File "D:\miniconda\lib\site-packages\IPython\extensions\autoreload.py", line 475, in superreload module = reload(module) File "D:\miniconda\lib\importlib\__init__.py", line 169, in reload _bootstrap._exec(spec, module) File "<frozen importlib._bootstrap>", line 619, in _exec File "<frozen importlib._bootstrap_external>", line 879, in exec_module File "<frozen importlib._bootstrap_external>", line 1017, in get_code File "<frozen importlib._bootstrap_external>", line 947, in source_to_code File "<frozen importlib._bootstrap>", line 241, in _call_with_frames_removed File "D:\cs231n.github.io-master\assignments\2021\assignment2_colab\assignment2\cs231n\classifiers\fc_net.py", line 80 self.params['W' + str(i + 1)] = np.random.randn(layer_dims[i], layer_dims[i + 1]) * weight_scale TabError: inconsistent use of tabs and spaces in indentation ] --------------------------------------------------------------------------- AxisError Traceback (most recent call last) Cell In[5], line 28 14 model = FullyConnectedNet( 15 [100, 100], 16 weight_scale=weight_scale, 17 dtype=np.float64 18 ) 19 solver = Solver( 20 model, 21 small_data, (...) 26 optim_config={"learning_rate": learning_rate}, 27 ) ---> 28 solver.train() 30 plt.plot(solver.loss_history) 31 plt.title("Training loss history") File D:\cs231n.github.io-master\assignments\2021\assignment2_colab\assignment2\cs231n\solver.py:285, in Solver.train(self) 283 last_it = t == num_iterations - 1 284 if first_it or last_it or epoch_end: --> 285 train_acc = self.check_accuracy( 286 self.X_train, self.y_train, num_samples=self.num_train_samples 287 ) 288 val_acc = self.check_accuracy( 289 self.X_val, self.y_val, num_samples=self.num_val_samples 290 ) 291 self.train_acc_history.append(train_acc) File D:\cs231n.github.io-master\assignments\2021\assignment2_colab\assignment2\cs231n\solver.py:248, in Solver.check_accuracy(self, X, y, num_samples, batch_size) 246 end = (i + 1) * batch_size 247 scores = self.model.loss(X[start:end]) --> 248 y_pred.append(np.argmax(scores, axis=1)) 249 y_pred = np.hstack(y_pred) 250 acc = np.mean(y_pred == y) File D:\miniconda\lib\site-packages\numpy\_core\fromnumeric.py:1342, in argmax(a, axis, out, keepdims) 1253 """ 1254 Returns the indices of the maximum values along an axis. 1255 (...) 1339 (2, 1, 4) 1340 """ 1341 kwds = {'keepdims': keepdims} if keepdims is not np._NoValue else {} -> 1342 return _wrapfunc(a, 'argmax', axis=axis, out=out, **kwds) File D:\miniconda\lib\site-packages\numpy\_core\fromnumeric.py:54, in _wrapfunc(obj, method, *args, **kwds) 52 bound = getattr(obj, method, None) 53 if bound is None: ---> 54 return _wrapit(obj, method, *args, **kwds) 56 try: 57 return bound(*args, **kwds) File D:\miniconda\lib\site-packages\numpy\_core\fromnumeric.py:46, in _wrapit(obj, method, *args, **kwds) 43 # As this already tried the method, subok is maybe quite reasonable here 44 # but this follows what was done before. TODO: revisit this. 45 arr, = conv.as_arrays(subok=False) ---> 46 result = getattr(arr, method)(*args, **kwds) 48 return conv.wrap(result, to_scalar=False) AxisError: axis 1 is out of bounds for array of dimension 1
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06-28
<think>我们正在处理两个主要问题:1.在训练一个三层神经网络时,使用小数据集(50个样本)进行过拟合,遇到了numpy的AxisError错误。2.在fc_net.py文件中由于不一致的缩进导致的错误。根据引用[3]和[4],我们知道不一致的缩进问题可能是由于混用制表符(tab)和空格(space)造成的。而AxisError可能是由于在numpy的argmax函数中指定了错误的轴(axis)参数。首先,我们分别解决这两个问题。问题1:AxisError innumpy argmax在训练神经网络时,我们通常会在计算准确率或损失函数时使用argmax函数。例如,在分类任务中,我们可能会对输出层的概率分布使用argmax来得到预测的类别。AxisError通常意味着我们指定的轴(axis)超出了数组的维度范围。假设我们的输出是一个二维数组,形状为(batch_size,num_classes),那么在使用argmax时,我们应该指定axis=1(在每一行中取最大值对应的索引)。如果错误地指定了axis=0,则会在列上取最大值,这通常不是我们想要的(因为每个样本是独立的),而且如果batch_size为1,那么axis=0可能只有一列,取最大值只有一个,不会报错,但当batch_size大于1时,axis=0会取多个样本的同一类别的最大值,这不符合每个样本独立预测的要求。另外,如果数组维度不是二维,那么可能指定了不存在的轴。因此,我们需要检查代码中argmax函数调用的地方,确保轴参数正确。问题2:fc_net.py中的缩进错误根据引用[4]中的描述,TabError: inconsistentuse oftabs andspaces inindentation,这是因为在同一个文件中混合使用了制表符和空格来缩进。Python对缩进非常敏感,不允许混用。解决方法:1.使用文本编辑器或IDE(如VSCode,PyCharm)将所有制表符替换为空格(或者统一为制表符,但通常推荐使用空格)。2.在大多数编辑器中,可以设置显示空格和制表符,以便发现不一致的地方。3.也可以使用Python的`-t`选项运行脚本,它会警告混用的情况,或者使用`autopep8`等工具自动格式化。现在,针对用户的具体问题,我们假设用户正在训练一个全连接网络(FullyConnectedNet),并且遇到了这两个错误。步骤:1.首先解决缩进错误,因为它是语法错误,会导致代码无法运行。2.然后解决AxisError,这是运行时错误。由于用户提到的是在训练过程中遇到的错误,我们假设用户已经有一个训练循环,并且在计算预测值时使用了argmax。我们无法直接看到用户的代码,但可以给出一般性的建议。对于缩进错误: -打开fc_net.py文件,检查报错指出的行以及附近的缩进。-确保整个文件使用4个空格作为缩进(这是Python官方推荐)。对于AxisError: -检查在训练循环中调用argmax的地方,例如:predictions= np.argmax(scores,axis=1)这里,scores应该是一个二维数组,axis=1表示沿着类别方向取最大值。 -如果scores的维度不是二维,那么需要调整。例如,如果scores是一维的(比如二分类问题,只有一个输出值),那么就不需要argmax(或者用阈值判断)。另外,用户提到要调整学习率和权重初始化尺度来使网络在50个样本上过拟合。过拟合一个小样本集是验证网络容量和训练过程是否正确的常用方法。我们也可以给出一个训练循环的示例,并指出可能出错的地方。由于用户的问题中包含了两个具体的错误,我们分别给出解决方案。解决方案:1.修复缩进错误:打开fc_net.py,使用编辑器的“将制表符转换为空格”功能(通常可以在设置中配置)。例如,在VS Code中,可以点击右下角的“空格:4”或“制表符大小:4”,然后选择“将缩进转换为空格”。2.修复AxisError:在训练循环中,假设我们计算预测值的地方如下:y_pred= np.argmax(scores,axis=1)请确保scores的维度是(batch_size,num_classes)。如果scores的维度是(num_classes,batch_size),那么需要转置,或者将axis改为0。但通常我们使用前者。如果scores的维度不正确,可能是因为网络输出的形状不对。检查网络最后一层的输出单元数是否等于类别的数量。另外,用户可能在使用一个批量大小为1的批次,此时scores可能是一维的(即(num_classes,)),这时使用argmax(axis=0)或argmax()(不指定轴,默认是展平后的索引)都可以,但注意如果指定axis=1,因为一维数组只有一个轴(axis=0),所以会报AxisError:axis1 isout ofbounds forarray ofdimension1。因此,更健壮的做法是:ifscores.ndim ==1:y_pred= np.argmax(scores)else:y_pred= np.argmax(scores,axis=1)但是,通常我们希望scores是二维的,所以最好确保网络输出是二维的,并且批量大小至少为1。由于用户使用的是小数据集(50个样本),可能使用了很小的批量大小(甚至为1),所以要注意这种情况。下面,我们给出一个示例的训练循环代码,并注意避免这两个错误。假设我们已经定义了一个FullyConnectedNet类(在修复了缩进错误后),然后进行训练:```pythonimport numpyas npfromfc_netimport FullyConnectedNet#创建一个小数据集X_train= np.random.randn(50,3)#50个样本,每个样本3个特征y_train= np.random.randint(0,10,size=50)#50个标签,10个类别#初始化网络input_size=3hidden_size= [100,100] output_size =10model= FullyConnectedNet(input_size, hidden_size,output_size) #训练参数learning_rate =1e-2num_epochs =100forepoch inrange(num_epochs):#前向传播scores,cache= model.forward(X_train)#计算损失loss,grads= model.backward(scores, y_train)#更新权重for paramin model.params:model.params[param]-= learning_rate *grads[param]#计算准确率#确保scores是二维的ifscores.ndim ==1:#如果只有单个样本,scores可能是一维的,我们将其变为二维(1,num_classes)scores =scores[np.newaxis,:]#现在scores是二维的y_pred= np.argmax(scores,axis=1)accuracy= np.mean(y_pred ==y_train)print(f'Epoch{epoch}, Loss: {loss},Accuracy:{accuracy}') ```注意:上面的代码是一个简化的示例,实际中我们可能使用小批量梯度下降,并且需要实现softmax损失函数等。但是,在用户自己的代码中,可能是在计算准确率时遇到了AxisError,所以按照上面的方法修改即可。最后,我们生成相关问题。</think>### 解决神经网络训练中的两个关键问题 #### 1. **修复 AxisError 错误(numpy argmax 维度问题)** **问题原因**: 当使用小批量数据(如50个样本)时,模型输出张量的维度可能降维。例如: - 输出形状应为 `(batch_size, num_classes)`(如 `(50, 10)`) - 但若 `batch_size=1`,输出可能变为 `(10,)`(一维),此时在 `axis=1` 上调用 `np.argmax()` 会触发 AxisError **解决方案**: 修改损失计算或预测代码,显式保持输出维度: ```python # 修改前(错误) scores = model.forward(X_batch) # 可能返回 (10,) 一维数组 preds = np.argmax(scores, axis=1) # AxisError! # 修改后(正确) scores = model.forward(X_batch) # 确保 scores 是二维:reshape 或添加新维度 if scores.ndim == 1: scores = scores[np.newaxis, :] # 形状变为 (1, 10) preds = np.argmax(scores, axis=1) # 正常执行 ``` #### 2. **修复 fc_net.py 的缩进错误** **问题原因**: Python 对缩进敏感,混合使用制表符(Tab)和空格会导致 `TabError: inconsistent use of tabs and spaces in indentation`[^3][^4] **解决方案**: 1. **统一缩进方式**: - 在 IDE(如 VSCode)中打开文件 - 点击右下角的 `Spaces: 4` 或 `Tab Size: 4` - 选择 **Convert Indentation to Spaces**(推荐) 2. **命令行修复**: ```bash autopep8 --in-place --aggressive --aggressive fc_net.py # 自动格式化 ``` 3. **手动检查**: - 搜索 `^I`(制表符)和空格混用 - 替换所有制表符为 4 个空格 --- ### 训练三层神经网络的建议 1. **权重初始化**: ```python # He 初始化(ReLU 激活适用) weights = np.random.randn(fan_in, fan_out) * np.sqrt(2 / fan_in) ``` 2. **学习率调整**: ```python # 使用学习率衰减 lr_schedule = { 0: 1e-3, # 初始学习率 100: 5e-4, # 100 轮后降低 200: 1e-4 } ``` 3. **过拟合小数据技巧**: - 增加网络容量(每层 512+ 神经元) - 使用无正则化(`reg=0`) - 早停(当训练准确率 > 95% 时停止) --- ### 验证修复后的代码 ```python # 示例训练循环(修复后) for epoch in range(epochs): # 前向传播 scores = model.forward(X_train_mini) # 维度检查(防止 AxisError) if scores.ndim == 1: scores = scores.reshape(1, -1) # 计算损失 loss = softmax_loss(scores, y_train_mini) # 反向传播 grads = model.backward() # 参数更新 for param in model.params: model.params[param] -= lr * grads[param] ```
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