使用神经网络算法对葡萄酒数据集进行分类并生成预测结果图片

时间: 2023-12-14 13:39:02 浏览: 220
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基于matlab的SVM神经网络的数据分类预测-葡萄酒种类识别

好的,我可以帮你实现这个任务。这里我会使用Python和PyTorch深度学习框架来完成。 首先,我们需要加载葡萄酒数据集并进行预处理。这个数据集包含了红酒和白酒的13个属性,我们需要将其划分成训练集和测试集,并将其转换为PyTorch张量。 ```python import pandas as pd import numpy as np import torch from torch.utils.data import Dataset, DataLoader from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.preprocessing import StandardScaler # 加载数据集 data = pd.read_csv('wine.csv') # 划分数据集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(data.drop('class', axis=1).values, data['class'].values, test_size=0.2, random_state=42) # 标准化数据 sc = StandardScaler() X_train = sc.fit_transform(X_train) X_test = sc.transform(X_test) # 转换为PyTorch张量 X_train = torch.tensor(X_train, dtype=torch.float32) X_test = torch.tensor(X_test, dtype=torch.float32) y_train = torch.tensor(y_train, dtype=torch.long) y_test = torch.tensor(y_test, dtype=torch.long) ``` 接下来,我们需要定义一个神经网络模型。这里我们使用一个简单的多层感知器(MLP)模型,包含输入层、两个隐藏层和输出层。 ```python class MLP(torch.nn.Module): def __init__(self): super(MLP, self).__init__() self.fc1 = torch.nn.Linear(13, 64) self.fc2 = torch.nn.Linear(64, 32) self.fc3 = torch.nn.Linear(32, 3) self.relu = torch.nn.ReLU() def forward(self, x): x = self.relu(self.fc1(x)) x = self.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x ``` 然后,我们需要定义损失函数和优化器。这里我们使用交叉熵损失和随机梯度下降优化器。 ```python model = MLP() criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss() optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01) ``` 接下来,我们可以定义训练和测试函数。 ```python def train(model, optimizer, criterion, train_loader): model.train() train_loss = 0.0 train_acc = 0 for data, target in train_loader: optimizer.zero_grad() output = model(data) loss = criterion(output, target) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() * data.size(0) _, preds = torch.max(output, 1) train_acc += torch.sum(preds == target.data) train_loss = train_loss / len(train_loader.dataset) train_acc = train_acc / len(train_loader.dataset) return train_loss, train_acc def test(model, criterion, test_loader): model.eval() test_loss = 0.0 test_acc = 0 with torch.no_grad(): for data, target in test_loader: output = model(data) loss = criterion(output, target) test_loss += loss.item() * data.size(0) _, preds = torch.max(output, 1) test_acc += torch.sum(preds == target.data) test_loss = test_loss / len(test_loader.dataset) test_acc = test_acc / len(test_loader.dataset) return test_loss, test_acc ``` 最后,我们可以开始训练模型,并输出预测结果。 ```python train_dataset = torch.utils.data.TensorDataset(X_train, y_train) test_dataset = torch.utils.data.TensorDataset(X_test, y_test) train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True) test_loader = torch.utils.data.DataLoader(test_dataset, batch_size=32, shuffle=False) num_epochs = 100 for epoch in range(num_epochs): train_loss, train_acc = train(model, optimizer, criterion, train_loader) test_loss, test_acc = test(model, criterion, test_loader) print('Epoch: [{}/{}], Train Loss: {:.4f}, Train Acc: {:.2f}%, Test Loss: {:.4f}, Test Acc: {:.2f}%'.format(epoch+1, num_epochs, train_loss, train_acc*100, test_loss, test_acc*100)) # 输出预测结果 model.eval() with torch.no_grad(): output = model(X_test) _, preds = torch.max(output, 1) preds = preds.numpy() y_test = y_test.numpy() from sklearn.metrics import confusion_matrix import matplotlib.pyplot as plt cm = confusion_matrix(y_test, preds) plt.imshow(cm, cmap=plt.cm.Blues) plt.title('Confusion matrix') plt.colorbar() plt.xticks(np.arange(3)) plt.yticks(np.arange(3)) plt.xlabel('True label') plt.ylabel('Predicted label') plt.show() ``` 通过运行上述代码,我们可以得到训练和测试的损失以及准确率,并输出预测结果图片。预测结果图片可以帮助我们更直观地了解模型的性能。
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