PyTorch-Linear关系分类

PyTorch-Linear关系分类

硬件:NVIDIA-GTX1080

软件:Windows7、python3.6.5、pytorch-gpu-0.4.1

一、基础知识

1、二分类问题

2、函数学习torch.normal()、torch.cat()、torch.nn.CrossEntropyLoss()、torch.max(Func.softmax())

二、代码展示

import torch
import torch.nn.functional as Func     # 激励函数都在这
import matplotlib.pyplot as plt

# 假数据
n_data = torch.ones(100, 2)         # 数据的基本形态
x0 = torch.normal(2*n_data, 1)      # 类型0 x data (tensor), shape=(100, 2) norm归一化
y0 = torch.zeros(100)               # 类型0 y data (tensor), shape=(100, )
x1 = torch.normal(-2*n_data, 1)     # 类型1 x data (tensor), shape=(100, 2) norm归一化
y1 = torch.ones(100)                # 类型1 y data (tensor), shape=(100, )

# 注意 x, y 数据的数据形式是一定要像下面一样 (torch.cat 是在合并数据)
x = torch.cat((x0, x1), 0).type(torch.FloatTensor)  # FloatTensor = 32-bit floating #按维数0拼接,行
y = torch.cat((y0, y1), ).type(torch.LongTensor)    # LongTensor = 64-bit integer

# 画图
# plt.scatter(x.data.numpy()[:, 0], x.data.numpy()[:, 1], c=y.data.numpy(), s=100, lw=0, cmap='RdYlGn')
# plt.show()

class Net(torch.nn.Module):  # 继承 torch 的 Module
    def __init__(self, n_feature, n_hidden, n_output):
        super(Net, self).__init__()     # 继承 Module 的 __init__ 功能
        # 定义每层用什么样的形式
        self.hidden = torch.nn.Linear(n_feature, n_hidden)   # 隐藏层线性输出, type(hidden) = torch.nn.modules.linear.Linear(一个类)
        self.output = torch.nn.Linear(n_hidden, n_output)   # 输出层线性输出, type(predict) = torch.nn.modules.linear.Linear(一个类)

    def forward(self, x):   # 这同时也是 Module 中的 forward 功能
        # 正向传播输入值, 神经网络分析出输出值
        x = Func.relu(self.hidden(x))      # 激励函数(隐藏层的线性值) self.hidden.forward(x), 其中forward被隐藏,因为使用了继承,父类中有@内置
        x = self.output(x)             # 输出值 self.predict.forward(x), 其中forward被隐藏
        return x
    
net = Net(n_feature=2, n_hidden=10, n_output=2)

# print(net)  # net 的结构

# optimizer 是训练的工具
optimizer = torch.optim.SGD(net.parameters(), lr=0.01)  # 传入 net 的所有参数, 学习率
loss_func = torch.nn.CrossEntropyLoss()      # 预测值和真实值的误差计算公式 (交叉熵), type(torch.nn.CrossEntropyLoss()) = torch.nn.modules.loss.CrossEntropyLoss(一个类)

plt.ion()   # 画图
plt.show()

for t in range(100):
    output = net(x)     # 喂给 net 训练数据 x, 输出预测值 net.forward(x), 其中forward被隐藏
    loss = loss_func(output, y)     # 计算两者的误差 loss_func.forward(prediction, y), 其中forward被隐藏
    
    optimizer.zero_grad()   # 清空上一步的残余更新参数值
    loss.backward()         # 误差反向传播, 计算参数更新值
    optimizer.step()        # 将参数更新值施加到 net 的 parameters 上
    
    if t % 2 == 0:
        plt.cla()
        # 过了一道 softmax 的激励函数后的最大概率才是预测值
        prediction = torch.max(Func.softmax(output), 1)[1] # 1表示维度1,列,[0]表示概率值,[1]表示标签
        pred_y = prediction.data.numpy()
        target_y = y.data.numpy()
        plt.scatter(x.data.numpy()[:, 0], x.data.numpy()[:, 1], c=pred_y, s=100, lw=0, cmap='RdYlGn')
        accuracy = sum(pred_y == target_y)/200.  # 预测中有多少和真实值一样
        plt.text(1.5, -4, 'Accuracy=%.2f' % accuracy, fontdict={'size': 20, 'color':  'red'})
        plt.pause(0.1)

三、结果展示

四、参考:

https://morvanzhou.github.io/

 

任何问题请加唯一QQ2258205918(名称samylee)!

唯一VX:samylee_csdn

### 使用 PyTorch 和 CNN 对轴承故障的一维信号进行分类 #### 数据预处理 为了有效地使用卷积神经网络(CNN)对一维信号进行分类,数据预处理是一个至关重要的环节。通常情况下,原始采集到的时间序列数据可能含有噪声或是不同长度的数据片段,这不利于后续的模型训练工作。 针对这种情况,可以采取如下措施: - **标准化/归一化**:确保输入数据具有相同的尺度范围有助于加快收敛速度并提升性能。常用的方法有最小最大缩放(min-max scaling),即将所有数值调整至0~1之间;还有Z-score标准化,使数据均值为零标准差为一时常用于正态分布假设下的场景[^2]。 - **分段与填充**:当遇到不定长时间序列时,可以通过截断超出部分以及补全不足之处的方式统一样本尺寸。具体做法取决于应用背景和个人偏好,比如采用前向填充(forward fill)、后向填充(backward fill)或者是简单的重复最后一个已知观测值等策略来填补缺失位置上的空白[^3]。 - **增强技术**:适当引入随机扰动作为扩充手段能够增加训练集多样性从而改善最终效果。例如,轻微平移(shifts)、翻转(flips)或加性高斯白噪(additive Gaussian noise)[^4]。 ```python import torch from torchvision import transforms transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), # 转换为张量形式 transforms.Normalize(mean=[.5], std=[.5]) # 归一化处理 ]) ``` #### 模型构建 定义适合于解决特定任务需求架构的设计至关重要。考虑到目标是一维信号分类问题,则应优先考虑那些专门为此类输入设计过的组件。下面给出一个简单而有效的CNN框架实例说明: - 输入层接收形状为(batch_size, channels=1, length=N) 的张量; - 卷积层(Conv1D): 应用多个滤波器提取局部模式特征; - 批规范化(BatchNorm1d): 加速训练过程稳定梯度传播; - 非线性激活函数(ReLU): 增强表达能力打破线性关系局限; - 最大池化(MaxPool1d): 下采样减少计算复杂度保持重要信息不变; - 全连接层(Linear): 将多通道二维矩阵展成单列向量映射到类别空间内完成预测输出。 ```python class CNNet(torch.nn.Module): def __init__(self): super().__init__() self.conv_layers = torch.nn.Sequential( torch.nn.Conv1d(in_channels=1, out_channels=64, kernel_size=7), torch.nn.BatchNorm1d(num_features=64), torch.nn.ReLU(), torch.nn.MaxPool1d(kernel_size=2), torch.nn.Conv1d(in_channels=64, out_channels=128, kernel_size=5), torch.nn.BatchNorm1d(num_features=128), torch.nn.ReLU(), torch.nn.MaxPool1d(kernel_size=2) ) self.fc_layer = torch.nn.Linear(in_features=..., out_features=num_classes) def forward(self, x): batch_size = x.size()[0] conv_out = self.conv_layers(x).view(batch_size,-1) fc_output = self.fc_layer(conv_out) return fc_output ``` 注意上述代码中的`in_features`参数需依据实际情况设定,即由前面各层运算后的总维度决定。 #### 训练最佳实践 在准备好了高质量的数据集并且精心挑选了一个合理的网络之后,接下来就是配置好一系列辅助工具以保障整个流程顺利开展下去了。 - **选择合适的优化算法**:Adam因其自适应学习率机制而在众多候选者之中脱颖而出成为首选项之一[^1]。 - **设置恰当的学习速率**:初始阶段可设较高水平以便快速探索解空间随后逐渐降低直至找到全局最优解附近再精细微调。 - **运用早停法(Early Stopping)**:监控验证集表现一旦发现连续若干轮次无明显进步立即终止迭代防止过拟合现象发生同时节省资源消耗。 - **实施K折交叉验证(K-fold Cross Validation)**:将全部可用资料划分为k份轮流充当测试子集其余则合并构成临时训练集合以此方式多次循环获取更稳健可靠的评价指标平均值而非依赖单一划分方案所得结果容易受到偶然因素干扰不够客观全面.
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值