pytorch写对抗神经网络学习波士顿房价,且数据划分为训练集和测试集,且batch size为128
时间: 2024-02-18 11:02:09 浏览: 76
好的,我可以帮你解答这个问题。
首先,对抗神经网络(GAN)是一种非监督学习方法,它由生成器和判别器两个部分组成。在波士顿房价预测问题中,可以将生成器看作是一个生成房价的模型,判别器则是一个用于判断输入数据是否为真实房价的模型。两个模型通过对抗训练的方式来提高性能。
接下来,我们需要准备数据。波士顿房价数据集可以通过PyTorch内置的数据集`torchvision.datasets`来获取。我们可以使用`torch.utils.data.DataLoader`类来创建数据加载器,并将数据分为训练集和测试集。
```python
import torch
from torchvision.datasets import BostonHousing
from torch.utils.data import DataLoader, random_split
# 加载数据集
dataset = BostonHousing(root='.', download=True)
# 将数据集分为训练集和测试集
train_dataset, test_dataset = random_split(dataset, [400, 106])
# 创建数据加载器
train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=128, shuffle=True)
test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=128, shuffle=True)
```
接下来,我们可以定义生成器和判别器模型。在这里,我们可以使用多层感知器(MLP)来作为生成器和判别器的基本模型。生成器的输入为随机噪声,输出为生成的房价数据。判别器的输入为真实房价或生成的房价数据,输出为0或1,表示输入数据的真假。
```python
import torch.nn as nn
class Generator(nn.Module):
def __init__(self, input_dim=100, output_dim=13*3):
super(Generator, self).__init__()
self.fc1 = nn.Linear(input_dim, 128)
self.fc2 = nn.Linear(128, 256)
self.fc3 = nn.Linear(256, output_dim)
self.relu = nn.ReLU()
self.tanh = nn.Tanh()
def forward(self, z):
out = self.fc1(z)
out = self.relu(out)
out = self.fc2(out)
out = self.relu(out)
out = self.fc3(out)
out = self.tanh(out)
return out
class Discriminator(nn.Module):
def __init__(self, input_dim=13*3):
super(Discriminator, self).__init__()
self.fc1 = nn.Linear(input_dim, 256)
self.fc2 = nn.Linear(256, 128)
self.fc3 = nn.Linear(128, 1)
self.relu = nn.ReLU()
self.sigmoid = nn.Sigmoid()
def forward(self, x):
out = self.fc1(x)
out = self.relu(out)
out = self.fc2(out)
out = self.relu(out)
out = self.fc3(out)
out = self.sigmoid(out)
return out
```
接下来,我们可以定义训练过程。在每个epoch中,我们会先更新判别器的参数,然后再更新生成器的参数。对于判别器的loss,我们使用二元交叉熵损失函数。对于生成器的loss,我们使用判别器的输出作为目标值,使用均方误差损失函数。
```python
import torch.optim as optim
# 定义模型
generator = Generator()
discriminator = Discriminator()
# 定义优化器
g_optimizer = optim.Adam(generator.parameters(), lr=0.0002)
d_optimizer = optim.Adam(discriminator.parameters(), lr=0.0002)
# 定义损失函数
criterion = nn.BCELoss()
# 训练过程
num_epochs = 100
for epoch in range(num_epochs):
for i, (real_data, _) in enumerate(train_loader):
batch_size = real_data.size(0)
# 训练判别器
discriminator.zero_grad()
# 真实数据
real_data = real_data.view(batch_size, -1)
real_label = torch.ones(batch_size, 1)
real_prob = discriminator(real_data)
real_loss = criterion(real_prob, real_label)
# 生成数据
noise = torch.randn(batch_size, 100)
fake_data = generator(noise)
fake_label = torch.zeros(batch_size, 1)
fake_prob = discriminator(fake_data.detach())
fake_loss = criterion(fake_prob, fake_label)
# 总loss
d_loss = real_loss + fake_loss
d_loss.backward()
d_optimizer.step()
# 训练生成器
generator.zero_grad()
noise = torch.randn(batch_size, 100)
fake_data = generator(noise)
fake_label = torch.ones(batch_size, 1)
fake_prob = discriminator(fake_data)
g_loss = criterion(fake_prob, fake_label)
g_loss.backward()
g_optimizer.step()
# 打印loss
print("Epoch [{}/{}], d_loss: {:.4f}, g_loss: {:.4f}"
.format(epoch+1, num_epochs, d_loss.item(), g_loss.item()))
```
最后,在测试集上评估模型的性能。我们可以使用均方误差(MSE)来评估生成器生成的房价数据与真实房价数据的差距。
```python
# 测试过程
mse = nn.MSELoss()
with torch.no_grad():
for test_data, _ in test_loader:
batch_size = test_data.size(0)
real_data = test_data.view(batch_size, -1)
noise = torch.randn(batch_size, 100)
fake_data = generator(noise)
mse_loss = mse(fake_data, real_data)
print("MSE loss on test set: {:.4f}".format(mse_loss.item()))
```
希望这个代码示例能够帮助你更好地理解如何使用PyTorch实现对抗神经网络。
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