Pytorch 神经网络—自定义数据集上实现教程
第一步、导入需要的包
importos importscipy.ioassio importnumpyasnp importtorch importtorch.nnasnn importtorch.backends.cudnnascudnn importtorch.optimasoptim fromtorch.utils.dataimportDataset,DataLoader fromtorchvisionimporttransforms,utils fromtorch.autogradimportVariable
batchSize=128#batchsize的大小 niter=10#epoch的最大值
第二步、构建神经网络
设神经网络为如上图所示，输入层4个神经元，两层隐含层各4个神经元，输出层一个神经。每一层网络所做的都是线性变换，即y=W×X+b；代码实现如下：
classNeuralnetwork(nn.Module): def__init__(self,in_dim,n_hidden_1,n_hidden_2,out_dim): super(Neuralnetwork,self).__init__() self.layer1=nn.Linear(in_dim,n_hidden_1) self.layer2=nn.Linear(n_hidden_1,n_hidden_2) self.layer3=nn.Linear(n_hidden_2,out_dim) defforward(self,x): x=x.view(x.size(0),-1) x=self.layer1(x) x=self.layer2(x) x=self.layer3(x) returnx model=Neuralnetwork(1*3,4,4,1) print(model)#netarchitecture
Neuralnetwork( (layer1):Linear(in_features=3,out_features=4,bias=True) (layer2):Linear(in_features=4,out_features=4,bias=True) (layer3):Linear(in_features=4,out_features=1,bias=True) )
第三步、读取数据
自定义的数据为demo_SBPFea.mat，是MATLAB保存的数据格式，其存储的内容如下：包括fea(1000*3)和sbp(1000*1)两个数组；fea为特征向量，行为样本数，列为特征宽度；sbp为标签
classSBPEstimateDataset(Dataset):
def__init__(self,ext='demo'):
data=sio.loadmat(ext+'_SBPFea.mat')
self.fea=data['fea']
self.sbp=data['sbp']
def__len__(self):
returnlen(self.sbp)
def__getitem__(self,idx):
fea=self.fea[idx]
sbp=self.sbp[idx]
"""ConvertndarraystoTensors."""
return{'fea':torch.from_numpy(fea).float(),
'sbp':torch.from_numpy(sbp).float()
}
train_dataset=SBPEstimateDataset(ext='demo')
train_loader=DataLoader(train_dataset,batch_size=batchSize,#分批次训练
shuffle=True,num_workers=int(8))
整个数据样本为1000，以batchSize=128划分，分为8份，前7份为104个样本，第8份则为104个样本。在网络训练过程中，是一份数据一份数据进行训练的
第四步、模型训练
#优化器，Adam
optimizer=optim.Adam(list(model.parameters()),lr=0.0001,betas=(0.9,0.999),weight_decay=0.004)
scheduler=optim.lr_scheduler.ExponentialLR(optimizer,gamma=0.997)
criterion=nn.MSELoss()#lossfunction
iftorch.cuda.is_available():#有GPU，则用GPU计算
model.cuda()
criterion.cuda()
forepochinrange(niter):
losses=[]
ERROR_Train=[]
model.train()
fori,datainenumerate(train_loader,0):
model.zero_grad()#首先提取清零
real_cpu,label_cpu=data['fea'],data['sbp']
iftorch.cuda.is_available():#CUDA可用情况下，将Tensor在GPU上运行
real_cpu=real_cpu.cuda()
label_cpu=label_cpu.cuda()
input=real_cpu
label=label_cpu
inputv=Variable(input)
labelv=Variable(label)
output=model(inputv)
err=criterion(output,labelv)
err.backward()
optimizer.step()
losses.append(err.data[0])
error=output.data-label+1e-12
ERROR_Train.extend(error)
MAE=np.average(np.abs(np.array(ERROR_Train)))
ME=np.average(np.array(ERROR_Train))
STD=np.std(np.array(ERROR_Train))
print('[%d/%d]Loss:%.4fMAE:%.4fMeanError:%.4fSTD:%.4f'%(
epoch,niter,np.average(losses),MAE,ME,STD))
[0/10]Loss:18384.6699MAE:135.3871MeanError:-135.3871STD:7.5580 [1/10]Loss:17063.0215MAE:130.4145MeanError:-130.4145STD:7.8918 [2/10]Loss:13689.1934MAE:116.6625MeanError:-116.6625STD:9.7946 [3/10]Loss:8192.9053MAE:89.6611MeanError:-89.6611STD:12.9911 [4/10]Loss:2979.1340MAE:52.5410MeanError:-52.5279STD:15.0930 [5/10]Loss:599.7094MAE:22.2735MeanError:-19.9979STD:14.2069 [6/10]Loss:207.2831MAE:11.2394MeanError:-4.8821STD:13.5528 [7/10]Loss:189.8173MAE:9.8020MeanError:-1.2357STD:13.7095 [8/10]Loss:188.3376MAE:9.6512MeanError:-0.6498STD:13.7075 [9/10]Loss:186.8393MAE:9.6946MeanError:-1.0850STD:13.6332
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