def gradient(self, x, t): # forward self.loss(x, t) # backward dout = 1 dout = self.lastLayer.backward(dout) layers = list(self.layers.values()) layers.reverse() for layer in layers: dout = layer.backward(dout) # 設定 grads = {} grads['W1'], grads['b1'] = self.layers['Affine1'].dW, self.layers['Affine1'].db grads['W2'], grads['b2'] = self.layers['Affine2'].dW, self.layers['Affine2'].db return grads

时间: 2024-04-11 19:31:39 浏览: 25
这段代码是一个神经网络模型的梯度计算函数。在这个函数中,首先通过调用self.loss(x, t)来计算损失函数的值。然后通过调用self.lastLayer.backward(dout)来计算输出层的反向传播梯度,并将其赋值给dout。接着,通过遍历网络中的每一层,调用layer.backward(dout)来计算每一层的反向传播梯度,并将其赋值给dout。最后,将每一层的参数梯度保存在grads字典中,并返回grads。 这段代码的作用是计算神经网络模型在给定输入x和目标输出t下的参数梯度。参数梯度可以用于更新模型的参数,以使模型能更好地拟合训练数据。
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def gradient(self, x, t): # forward self.loss(x, t) # backward dout = 1 dout = self.last_layer.backward(dout) tmp_layers = self.layers.copy() tmp_layers.reverse() for layer in tmp_layers: dout = layer.backward(dout) # 设定 grads = {} for i, layer_idx in enumerate((0, 2, 5, 7, 10, 12, 15, 18)): grads['W' + str(i+1)] = self.layers[layer_idx].dW grads['b' + str(i+1)] = self.layers[layer_idx].db return grads

这段代码是一个神经网络模型的梯度计算函数,用于计算模型在给定数据 `x` 和标签 `t` 上的权重和偏置的梯度。函数的输出是一个字典 `grads`,包含了每个层的权重和偏置的梯度。 具体来说,该函数的实现过程如下: 1. 调用模型的 `loss()` 方法,计算给定数据 `x` 和标签 `t` 上的损失函数值。 2. 将反向传播的初始梯度 `dout` 初始化为 1。 3. 调用最后一层的 `backward()` 方法,计算输出层的梯度,并将计算结果存储在变量 `dout` 中。 4. 将所有层的列表 `self.layers` 中的层复制一份,并将其顺序颠倒,得到一个新的列表 `tmp_layers`。 5. 遍历列表 `tmp_layers` 中的每个层,并依次调用它们的 `backward()` 方法,计算每个层的梯度,并将计算结果存储在变量 `dout` 中。 6. 针对每个需要计算梯度的层,从 `self.layers` 中取出对应的层,并将该层的权重和偏置的梯度存储到字典 `grads` 中。 7. 返回字典 `grads`,其中包含了每个层的权重和偏置的梯度。 总的来说,这段代码的作用是计算神经网络模型的梯度,其中包括前向传播、反向传播、梯度计算和结果存储等多个步骤。梯度计算是深度学习中重要的一步,它用于更新模型的参数,提高模型的性能。

import numpy as np def sigmoid(x): # the sigmoid function return 1/(1+np.exp(-x)) class LogisticReg(object): def __init__(self, indim=1): # initialize the parameters with all zeros # w: shape of [d+1, 1] self.w = np.zeros((indim + 1, 1)) def set_param(self, weights, bias): # helper function to set the parameters # NOTE: you need to implement this to pass the autograde. # weights: vector of shape [d, ] # bias: scaler def get_param(self): # helper function to return the parameters # NOTE: you need to implement this to pass the autograde. # returns: # weights: vector of shape [d, ] # bias: scaler def compute_loss(self, X, t): # compute the loss # X: feature matrix of shape [N, d] # t: input label of shape [N, ] # NOTE: return the average of the log-likelihood, NOT the sum. # extend the input matrix # compute the loss and return the loss X_ext = np.concatenate((X, np.ones((X.shape[0], 1))), axis=1) # compute the log-likelihood def compute_grad(self, X, t): # X: feature matrix of shape [N, d] # grad: shape of [d, 1] # NOTE: return the average gradient, NOT the sum. def update(self, grad, lr=0.001): # update the weights # by the gradient descent rule def fit(self, X, t, lr=0.001, max_iters=1000, eps=1e-7): # implement the .fit() using the gradient descent method. # args: # X: input feature matrix of shape [N, d] # t: input label of shape [N, ] # lr: learning rate # max_iters: maximum number of iterations # eps: tolerance of the loss difference # TO NOTE: # extend the input features before fitting to it. # return the weight matrix of shape [indim+1, 1] def predict_prob(self, X): # implement the .predict_prob() using the parameters learned by .fit() # X: input feature matrix of shape [N, d] # NOTE: make sure you extend the feature matrix first, # the same way as what you did in .fit() method. # returns the prediction (likelihood) of shape [N, ] def predict(self, X, threshold=0.5): # implement the .predict() using the .predict_prob() method # X: input feature matrix of shape [N, d] # returns the prediction of shape [N, ], where each element is -1 or 1. # if the probability p>threshold, we determine t=1, otherwise t=-1

以下是您提供的代码的完整实现,包括_param()和get_param()方法的实现: ```python import numpy as np def sigmoid(x): # the sigmoid function return 1 / (1 + np.exp(-x)) class LogisticReg(object): def __init__(self, indim=1): # initialize the parameters with all zeros # w: shape of [d+1, 1] self.w = np.zeros((indim + 1, 1)) def set_param(self, weights, bias): # helper function to set the parameters # weights: vector of shape [d, ] # bias: scalar self.w[:-1] = weights.reshape(-1, 1) self.w[-1] = bias def get_param(self): # helper function to return the parameters # returns: # weights: vector of shape [d, ] # bias: scalar weights = self.w[:-1].reshape(-1) bias = self.w[-1] return weights, bias def compute_loss(self, X, t): # compute the loss # X: feature matrix of shape [N, d] # t: input label of shape [N, ] # NOTE: return the average of the log-likelihood, NOT the sum. # extend the input matrix X_ext = np.concatenate((X, np.ones((X.shape[0], 1))), axis=1) # compute the log-likelihood z = X_ext @ self.w y = sigmoid(z) loss = -np.mean(t * np.log(y) + (1 - t) * np.log(1 - y)) return loss def compute_grad(self, X, t): # X: feature matrix of shape [N, d] # grad: shape of [d, 1] # NOTE: return the average gradient, NOT the sum. X_ext = np.concatenate((X, np.ones((X.shape[0], 1))), axis=1) z = X_ext @ self.w y = sigmoid(z) grad = np.mean(X_ext.T @ (y - t), axis=1) return grad def update(self, grad, lr=0.001): # update the weights # by the gradient descent rule self.w -= lr * grad.reshape(-1, 1) def fit(self, X, t, lr=0.001, max_iters=1000, eps=1e-7): # implement the .fit() using the gradient descent method. # args: # X: input feature matrix of shape [N, d] # t: input label of shape [N, ] # lr: learning rate # max_iters: maximum number of iterations # eps: tolerance of the loss difference # TO NOTE: # extend the input features before fitting to it. # return the weight matrix of shape [indim+1, 1] X_ext = np.concatenate((X, np.ones((X.shape[0], 1))), axis=1) prev_loss = np.inf for i in range(max_iters): loss = self.compute_loss(X, t) if np.abs(loss - prev_loss) < eps: break grad = self.compute_grad(X, t) self.update(grad, lr) prev_loss = loss return self.w def predict_prob(self, X): # implement the .predict_prob() using the parameters learned by .fit() # X: input feature matrix of shape [N, d] # NOTE: make sure you extend the feature matrix first, # the same way as what you did in .fit() method. # returns the prediction (likelihood) of shape [N, ] X_ext = np.concatenate((X, np.ones((X.shape[0], 1))), axis=1) z = X_ext @ self.w y = sigmoid(z) return y def predict(self, X, threshold=0.5): # implement the .predict() using the .predict_prob() method # X: input feature matrix of shape [N, d] # returns the prediction of shape [N, ], where each element is -1 or 1. # if the probability p > threshold, we determine t = 1, otherwise t = -1 prob = self.predict_prob(X) predictions = np.where(prob > threshold, 1, -1) return predictions ``` 这个类实现了逻辑回归的基本功能,包括参数设置、计算损失、计算梯度、更新权重、拟合数据、预测概率和预测类别等方法。您可以使用这个类来拟合二分类问题的数据,并进行预测。

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import numpy as np from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split import matplotlib.pyplot as plt # 加载 iris 数据 iris = load_iris() # 只选取两个特征和两个类别进行二分类 X = iris.data[(iris.target==0)|(iris.target==1), :2] y = iris.target[(iris.target==0)|(iris.target==1)] # 将标签转化为 0 和 1 y[y==0] = -1 # 将数据集分为训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) # 实现逻辑回归算法 class LogisticRegression: def __init__(self, lr=0.01, num_iter=100000, fit_intercept=True, verbose=False): self.lr = lr self.num_iter = num_iter self.fit_intercept = fit_intercept self.verbose = verbose def __add_intercept(self, X): intercept = np.ones((X.shape[0], 1)) return np.concatenate((intercept, X), axis=1) def __sigmoid(self, z): return 1 / (1 + np.exp(-z)) def __loss(self, h, y): return (-y * np.log(h) - (1 - y) * np.log(1 - h)).mean() def fit(self, X, y): if self.fit_intercept: X = self.__add_intercept(X) # 初始化参数 self.theta = np.zeros(X.shape[1]) for i in range(self.num_iter): # 计算梯度 z = np.dot(X, self.theta) h = self.__sigmoid(z) gradient = np.dot(X.T, (h - y)) / y.size # 更新参数 self.theta -= self.lr * gradient # 打印损失函数 if self.verbose and i % 10000 == 0: z = np.dot(X, self.theta) h = self.__sigmoid(z) loss = self.__loss(h, y) print(f"Loss: {loss} \t") def predict_prob(self, X): if self.fit_intercept: X = self.__add_intercept(X) return self.__sigmoid(np.dot(X, self.theta)) def predict(self, X, threshold=0.5): return self.predict_prob(X) >= threshold # 训练模型 model = LogisticRegressio

def calc_gradient_penalty(self, netD, real_data, fake_data): alpha = torch.rand(1, 1) alpha = alpha.expand(real_data.size()) alpha = alpha.cuda() interpolates = alpha * real_data + ((1 - alpha) * fake_data) interpolates = interpolates.cuda() interpolates = Variable(interpolates, requires_grad=True) disc_interpolates, s = netD.forward(interpolates) s = torch.autograd.Variable(torch.tensor(0.0), requires_grad=True).cuda() gradients1 = autograd.grad(outputs=disc_interpolates, inputs=interpolates, grad_outputs=torch.ones(disc_interpolates.size()).cuda(), create_graph=True, retain_graph=True, only_inputs=True, allow_unused=True)[0] gradients2 = autograd.grad(outputs=s, inputs=interpolates, grad_outputs=torch.ones(s.size()).cuda(), create_graph=True, retain_graph=True, only_inputs=True, allow_unused=True)[0] if gradients2 is None: return None gradient_penalty = (((gradients1.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() * self.LAMBDA) + \ (((gradients2.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() * self.LAMBDA) return gradient_penalty def get_loss(self, net,fakeB, realB): self.D_fake, x = net.forward(fakeB.detach()) self.D_fake = self.D_fake.mean() self.D_fake = (self.D_fake + x).mean() # Real self.D_real, x = net.forward(realB) self.D_real = (self.D_real+x).mean() # Combined loss self.loss_D = self.D_fake - self.D_real gradient_penalty = self.calc_gradient_penalty(net, realB.data, fakeB.data) return self.loss_D + gradient_penalty,return self.loss_D + gradient_penalty出现错误:TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'Tensor' and 'NoneType'

def train_step(real_ecg, dim): noise = tf.random.normal(dim) for i in range(disc_steps): with tf.GradientTape() as disc_tape: generated_ecg = generator(noise, training=True) real_output = discriminator(real_ecg, training=True) fake_output = discriminator(generated_ecg, training=True) disc_loss = discriminator_loss(real_output, fake_output) gradients_of_discriminator = disc_tape.gradient(disc_loss, discriminator.trainable_variables) discriminator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients_of_discriminator, discriminator.trainable_variables)) ### for tensorboard ### disc_losses.update_state(disc_loss) fake_disc_accuracy.update_state(tf.zeros_like(fake_output), fake_output) real_disc_accuracy.update_state(tf.ones_like(real_output), real_output) ####################### with tf.GradientTape() as gen_tape: generated_ecg = generator(noise, training=True) fake_output = discriminator(generated_ecg, training=True) gen_loss = generator_loss(fake_output) gradients_of_generator = gen_tape.gradient(gen_loss, generator.trainable_variables) generator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients_of_generator, generator.trainable_variables)) ### for tensorboard ### gen_losses.update_state(gen_loss) ####################### def train(dataset, epochs, dim): for epoch in tqdm(range(epochs)): for batch in dataset: train_step(batch, dim) disc_losses_list.append(disc_losses.result().numpy()) gen_losses_list.append(gen_losses.result().numpy()) fake_disc_accuracy_list.append(fake_disc_accuracy.result().numpy()) real_disc_accuracy_list.append(real_disc_accuracy.result().numpy()) ### for tensorboard ### # with disc_summary_writer.as_default(): # tf.summary.scalar('loss', disc_losses.result(), step=epoch) # tf.summary.scalar('fake_accuracy', fake_disc_accuracy.result(), step=epoch) # tf.summary.scalar('real_accuracy', real_disc_accuracy.result(), step=epoch) # with gen_summary_writer.as_default(): # tf.summary.scalar('loss', gen_losses.result(), step=epoch) disc_losses.reset_states() gen_losses.reset_states() fake_disc_accuracy.reset_states() real_disc_accuracy.reset_states() ####################### # Save the model every 5 epochs # if (epoch + 1) % 5 == 0: # generate_and_save_ecg(generator, epochs, seed, False) # checkpoint.save(file_prefix = checkpoint_prefix) # Generate after the final epoch display.clear_output(wait=True) generate_and_save_ecg(generator, epochs, seed, False)

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