利用神经网络识别螺旋状数据集,画出损失函数的变化值的变化图python程序
时间: 2024-03-07 17:49:00 浏览: 161
好的,我可以帮你回答这个问题。首先,我们需要使用 PyTorch 框架来实现神经网络模型,并且需要生成螺旋状的数据集。接着,我们可以使用 matplotlib 库来画出损失函数的变化值的变化图。以下是一个简单的 Python 程序,可以实现你的需求:
```python
import torch
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 生成螺旋状数据集
def generate_data(n_samples):
np.random.seed(0)
X = np.zeros((n_samples * 2, 2))
y = np.zeros(n_samples * 2, dtype='uint8')
for i in range(2):
ix = range(n_samples * i, n_samples * (i + 1))
r = np.linspace(0.0, 1, n_samples)
t = np.linspace(i * 3, (i + 1) * 3, n_samples) + np.random.randn(n_samples) * 0.2
X[ix] = np.c_[r * np.sin(t), r * np.cos(t)]
y[ix] = i
return X, y
# 定义神经网络模型
class Net(torch.nn.Module):
def __init__(self):
super(Net, self).__init__()
self.fc1 = torch.nn.Linear(2, 10)
self.fc2 = torch.nn.Linear(10, 2)
def forward(self, x):
x = torch.relu(self.fc1(x))
x = self.fc2(x)
return x
# 定义训练函数
def train(model, optimizer, criterion, X, y, n_epochs, batch_size):
losses = []
for epoch in range(n_epochs):
permutation = torch.randperm(X.shape[0])
for i in range(0, X.shape[0], batch_size):
indices = permutation[i:i+batch_size]
batch_X, batch_y = X[indices], y[indices]
optimizer.zero_grad()
outputs = model(torch.Tensor(batch_X))
loss = criterion(outputs, torch.LongTensor(batch_y))
loss.backward()
optimizer.step()
losses.append(loss.item())
print(f'Epoch: {epoch+1}/{n_epochs}, Loss: {loss.item():.4f}')
return losses
# 生成数据集
X, y = generate_data(n_samples=1000)
# 定义神经网络模型、损失函数和优化器
model = Net()
criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters())
# 训练神经网络模型
losses = train(model, optimizer, criterion, X, y, n_epochs=50, batch_size=32)
# 画出损失函数的变化值的变化图
plt.plot(losses)
plt.xlabel('Iterations')
plt.ylabel('Loss')
plt.show()
```
这个程序会生成一个螺旋状的数据集,然后使用一个包含两个隐藏层的神经网络模型来识别这个数据集。训练函数会在每个 epoch 中迭代数据集,更新模型参数,并且将损失值加入到列表中。最后,我们可以使用 matplotlib 库来画出损失函数的变化值的变化图。
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