帮我解决文档里面的实验帮我写代码

时间: 2024-10-20 16:12:23 浏览: 21
当然可以!根据你的文档内容,我将为你提供一个完整的代码示例,涵盖从数据加载到模型训练和评估的全过程。我们将使用 PyTorch 来实现这个任务。 ### 1. 导入必要的库 ```python import torch import torchvision import torchvision.transforms as transforms import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import DataLoader import matplotlib.pyplot as plt ``` ### 2. 数据加载和预处理 ```python # 定义数据变换 transform = transforms.Compose([ transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.RandomCrop(32, padding=4), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5)) ]) # 加载CIFAR-10数据集 trainset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) trainloader = DataLoader(trainset, batch_size=100, shuffle=True, num_workers=2) testset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transform) testloader = DataLoader(testset, batch_size=100, shuffle=False, num_workers=2) classes = ('plane', 'car', 'bird', 'cat', 'deer', 'dog', 'frog', 'horse', 'ship', 'truck') ``` ### 3. 构建基于CNN的CIFAR-10分类网络 ```python class Net(nn.Module): def __init__(self): super(Net, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 6, 5) self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, 5) self.fc1 = nn.Linear(16 * 5 * 5, 120) self.fc2 = nn.Linear(120, 84) self.fc3 = nn.Linear(84, 10) def forward(self, x): x = self.pool(F.relu(self.conv1(x))) x = self.pool(F.relu(self.conv2(x))) x = x.view(-1, 16 * 5 * 5) x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x net = Net() ``` ### 4. 编译基于CNN的CIFAR-10分类网络 ```python criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9) ``` ### 5. 训练基于CNN的CIFAR-10分类网络 ```python num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): running_loss = 0.0 for i, data in enumerate(trainloader, 0): inputs, labels = data optimizer.zero_grad() outputs = net(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() if i % 100 == 99: # 打印每100个batch的损失 print(f'Epoch [{epoch + 1}/{num_epochs}], Step [{i + 1}/{len(trainloader)}], Loss: {running_loss / 100:.4f}') running_loss = 0.0 print('Finished Training') ``` ### 6. 评估基于CNN的CIFAR-10分类模型性能 ```python correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for data in testloader: images, labels = data outputs = net(images) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print(f'Accuracy of the network on the 10000 test images: {100 * correct / total}%') ``` ### 7. 可视化拟合过程 ```python # 记录每个epoch的损失和准确率 train_losses = [] train_accuracies = [] test_accuracies = [] for epoch in range(num_epochs): running_loss = 0.0 correct_train = 0 total_train = 0 for i, data in enumerate(trainloader, 0): inputs, labels = data optimizer.zero_grad() outputs = net(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total_train += labels.size(0) correct_train += (predicted == labels).sum().item() train_losses.append(running_loss / len(trainloader)) train_accuracies.append(100 * correct_train / total_train) correct_test = 0 total_test = 0 with torch.no_grad(): for data in testloader: images, labels = data outputs = net(images) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total_test += labels.size(0) correct_test += (predicted == labels).sum().item() test_accuracies.append(100 * correct_test / total_test) print(f'Epoch [{epoch + 1}/{num_epochs}], Train Loss: {train_losses[-1]:.4f}, Train Acc: {train_accuracies[-1]:.2f}%, Test Acc: {test_accuracies[-1]:.2f}%') # 绘制损失和准确率曲线 plt.figure(figsize=(12, 4)) plt.subplot(1, 2, 1) plt.plot(range(1, num_epochs + 1), train_losses, label='Train Loss') plt.xlabel('Epochs') plt.ylabel('Loss') plt.legend() plt.subplot(1, 2, 2) plt.plot(range(1, num_epochs + 1), train_accuracies, label='Train Accuracy') plt.plot(range(1, num_epochs + 1), test_accuracies, label='Test Accuracy') plt.xlabel('Epochs') plt.ylabel('Accuracy (%)') plt.legend() plt.show() ``` ### 8. 结论与体会 1. **如何增加网络层数?要注意哪些因素?** - 增加网络层数可以通过添加更多的卷积层、池化层或全连接层来实现。 - 注意事项包括:避免过拟合(可以使用正则化技术如Dropout)、选择合适的优化器和学习率、监控训练和验证损失以防止梯度消失或爆炸等。 2. **怎样设计拟合函数可视化?编写相关代码** - 上面的代码已经展示了如何记录每个epoch的损失和准确率,并绘制相应的图表。 3. **编译网络步骤中要注意哪些问题?** - 选择合适的损失函数(如交叉熵损失`CrossEntropyLoss`)。 - 选择合适的优化器(如SGD、Adam等)。 - 设置合适的学习率和其他超参数。 - 确保模型的输入和输出维度匹配。 希望这些代码对你有所帮助!如果有任何进一步的问题,请随时提问。
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