pytorch实现gan扩充莺尾花数据集代码

时间: 2023-10-10 14:12:01 浏览: 184
以下是使用 PyTorch 实现 GAN 对鸢尾花数据集进行扩充的示例代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import DataLoader from torchvision import datasets, transforms import numpy as np class Generator(nn.Module): def __init__(self, input_dim, output_dim): super().__init__() self.gen = nn.Sequential( nn.Linear(input_dim, 64), nn.ReLU(), nn.Linear(64, 128), nn.ReLU(), nn.Linear(128, 256), nn.ReLU(), nn.Linear(256, 512), nn.ReLU(), nn.Linear(512, output_dim), nn.Tanh() ) def forward(self, x): return self.gen(x) class Discriminator(nn.Module): def __init__(self, input_dim): super().__init__() self.disc = nn.Sequential( nn.Linear(input_dim, 512), nn.ReLU(), nn.Linear(512, 256), nn.ReLU(), nn.Linear(256, 1), nn.Sigmoid() ) def forward(self, x): return self.disc(x) # Set device device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") # Hyper-parameters batch_size = 64 input_dim_g = 100 # Input noise dimension for generator input_dim_d = 4 # Input data dimension for discriminator (iris dataset has 4 features) output_dim_g = 4 # Output data dimension for generator (iris dataset has 4 features) lr = 0.0002 num_epochs = 200 # Load the iris dataset def load_data(): transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), ]) train_dataset = datasets.load_iris(root="./data", train=True, download=True, transform=transform) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) return train_loader def train(generator, discriminator, train_loader): # Loss functions and optimizers criterion = nn.BCELoss() optimizer_g = optim.Adam(generator.parameters(), lr=lr) optimizer_d = optim.Adam(discriminator.parameters(), lr=lr) for epoch in range(num_epochs): for batch_idx, (real_data, _) in enumerate(train_loader): real_data = real_data.view(-1, 4).to(device) # Train discriminator: max log(D(x)) + log(1 - D(G(z))) noise = torch.randn(batch_size, input_dim_g).to(device) fake_data = generator(noise) label_real = torch.ones(batch_size, 1).to(device) label_fake = torch.zeros(batch_size, 1).to(device) # Forward pass real and fake data through discriminator separately output_real = discriminator(real_data) output_fake = discriminator(fake_data) # Calculate the loss for discriminator loss_d_real = criterion(output_real, label_real) loss_d_fake = criterion(output_fake, label_fake) loss_d = loss_d_real + loss_d_fake # Backward and optimize discriminator discriminator.zero_grad() loss_d.backward() optimizer_d.step() # Train generator: max log(D(G(z))) noise = torch.randn(batch_size, input_dim_g).to(device) fake_data = generator(noise) # Forward pass fake data through discriminator output_fake = discriminator(fake_data) # Calculate the loss for generator loss_g = criterion(output_fake, label_real) # Backward and optimize generator generator.zero_grad() loss_g.backward() optimizer_g.step() print(f"Epoch [{epoch+1}/{num_epochs}], Loss D: {loss_d.item():.4f}, Loss G: {loss_g.item():.4f}") return generator if __name__ == '__main__': # Set the seed value for reproducibility torch.manual_seed(42) # Load iris dataset and create the dataloader train_loader = load_data() # Initialize generator and discriminator generator = Generator(input_dim_g, output_dim_g).to(device) discriminator = Discriminator(input_dim_d).to(device) # Train the GAN model trained_generator = train(generator, discriminator, train_loader) # Generate fake data and convert it back to original scale with torch.no_grad(): noise = torch.randn(100, input_dim_g).to(device) fake_data = trained_generator(noise) fake_data = fake_data.cpu().numpy() # Convert the normalized data back to the original scale stats = np.load("./data/iris_stats.npz") fake_data = fake_data * stats['std'] + stats['mean'] # Save the generated data np.savetxt("./data/generated_data.csv", fake_data, delimiter=",") ``` 在此示例代码中,我们使用 PyTorch 实现了简单的 GAN 模型。该模型由一个生成器和一个判别器组成。我们通过一个 4 维的鸢尾花数据集用于训练该 GAN 模型,并生成具有相同数据分布的合成数据集。 需要注意的是,在上述示例代码中,我们尚未对数据集进行任何增强。如果需要进行数据增强,则可以使用 PyTorch 的 `transforms` 模块进行数据增强操作。例如,以下代码演示了如何使用 `transforms` 模块进行数据增强操作: ```python transform = transforms.Compose([ transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.RandomRotation(degrees=45), transforms.ToTensor(), ]) ``` 这里,我们使用了随机水平翻转 (`RandomHorizontalFlip`) 和随机旋转 (`RandomRotation`) 进行数据增强。最后,我们使用 `ToTensor` 将数据转换为张量形式,以便将其传递给 GAN 模型进行训练。
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