请你扮演一个程序员,利用pytorch,比较用同一个vgg16模型、同一个epoch=200训练轮数、同一个Adam优化器下,比较不同学习率更新方法下的ROC曲线。请写出实际代码。

时间: 2023-06-13 17:07:29 浏览: 46
好的,以下是实现代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torchvision import datasets, transforms from torch.utils.data import DataLoader from sklearn.metrics import roc_curve, auc import matplotlib.pyplot as plt # 定义设备 device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") # 加载数据集 transform = transforms.Compose([ transforms.Resize((224, 224)), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,)) ]) train_dataset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) test_dataset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transform) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=64, shuffle=True, num_workers=4) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=64, shuffle=False, num_workers=4) # 定义模型 class VGG16(nn.Module): def __init__(self): super(VGG16, self).__init__() self.features = nn.Sequential( nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(64, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(128, 128, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(256, 256, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(256, 256, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(256, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.ReLU(inplace=True), nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), ) self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d((7, 7)) self.classifier = nn.Sequential( nn.Linear(512 * 7 * 7, 4096), nn.ReLU(inplace=True), nn.Dropout(), nn.Linear(4096, 4096), nn.ReLU(inplace=True), nn.Dropout(), nn.Linear(4096, 10), ) def forward(self, x): x = self.features(x) x = self.avgpool(x) x = torch.flatten(x, 1) x = self.classifier(x) return x # 定义训练参数 model = VGG16().to(device) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 定义学习率更新方法 scheduler1 = optim.lr_scheduler.StepLR(optimizer, step_size=50, gamma=0.1) scheduler2 = optim.lr_scheduler.ExponentialLR(optimizer, gamma=0.9) scheduler3 = optim.lr_scheduler.CosineAnnealingLR(optimizer, T_max=200) # 训练模型 def train(model, device, train_loader, criterion, optimizer, epoch): model.train() for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader): data, target = data.to(device), target.to(device) optimizer.zero_grad() output = model(data) loss = criterion(output, target) loss.backward() optimizer.step() if batch_idx % 100 == 0: print('Train Epoch: {} [{}/{} ({:.0f}%)]\tLoss: {:.6f}'.format( epoch, batch_idx * len(data), len(train_loader.dataset), 100. * batch_idx / len(train_loader), loss.item())) # 测试模型 def test(model, device, test_loader): model.eval() test_loss = 0 correct = 0 y_score = [] y_true = [] with torch.no_grad(): for data, target in test_loader: data, target = data.to(device), target.to(device) output = model(data) test_loss += criterion(output, target).item() * len(target) pred = output.argmax(dim=1, keepdim=True) correct += pred.eq(target.view_as(pred)).sum().item() y_score.extend(output.cpu().numpy()) y_true.extend(target.cpu().numpy()) test_loss /= len(test_loader.dataset) print('\nTest set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)\n'.format( test_loss, correct, len(test_loader.dataset), 100. * correct / len(test_loader.dataset))) # 计算ROC曲线 fpr, tpr, _ = roc_curve(y_true, y_score, pos_label=1) roc_auc = auc(fpr, tpr) plt.figure() lw = 2 plt.plot(fpr, tpr, color='darkorange', lw=lw, label='ROC curve (area = %0.2f)' % roc_auc) plt.plot([0, 1], [0, 1], color='navy', lw=lw, linestyle='--') plt.xlim([0.0, 1.0]) plt.ylim([0.0, 1.05]) plt.xlabel('False Positive Rate') plt.ylabel('True Positive Rate') plt.title('Receiver operating characteristic example') plt.legend(loc="lower right") plt.show() # 开始训练和测试 for epoch in range(1, 201): scheduler1.step() train(model, device, train_loader, criterion, optimizer, epoch) test(model, device, test_loader) for epoch in range(1, 201): scheduler2.step() train(model, device, train_loader, criterion, optimizer, epoch) test(model, device, test_loader) for epoch in range(1, 201): scheduler3.step() train(model, device, train_loader, criterion, optimizer, epoch) test(model, device, test_loader) ``` 这段代码会输出每一个epoch的训练和测试结果,并且在每一个测试中会计算ROC曲线。此外,我们定义了三种不同的学习率更新方法,分别是StepLR、ExponentialLR和CosineAnnealingLR,分别用来比较它们对于模型训练的影响。

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