代码实现基于LFM+MLP模型的GRU,包括数据预处理,构建模型,训练模型以及模型预测

时间: 2024-01-05 20:02:56 浏览: 130
好的,下面是完整的代码实现,包括数据预处理、构建模型、训练模型和模型预测,使用Python和PyTorch框架: ```python import pandas as pd import numpy as np import torch import torch.nn as nn from torch.utils.data import DataLoader, Dataset from sklearn.model_selection import train_test_split # 数据预处理 ratings_df = pd.read_csv('ratings.csv') num_users = len(ratings_df['userId'].unique()) num_items = len(ratings_df['movieId'].unique()) ratings_df['userId'] = ratings_df['userId'] - 1 ratings_df['movieId'] = ratings_df['movieId'] - 1 train_df, test_df = train_test_split(ratings_df, test_size=0.2, random_state=42) class RatingDataset(Dataset): def __init__(self, user_ids, item_ids, ratings): self.user_ids = user_ids self.item_ids = item_ids self.ratings = ratings def __len__(self): return len(self.user_ids) def __getitem__(self, index): user_id = self.user_ids[index] item_id = self.item_ids[index] rating = self.ratings[index] return {'user_id': user_id, 'item_id': item_id, 'rating': rating} train_dataset = RatingDataset(train_df['userId'].values, train_df['movieId'].values, train_df['rating'].values) test_dataset = RatingDataset(test_df['userId'].values, test_df['movieId'].values, test_df['rating'].values) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=64, shuffle=True) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=64) # 模型构建 class LFM_MLP_GRU(nn.Module): def __init__(self, num_users, num_items, embedding_size, hidden_size, mlp_layers): super(LFM_MLP_GRU, self).__init__() # LFM embedding layers self.user_embedding = nn.Embedding(num_users, embedding_size) self.item_embedding = nn.Embedding(num_items, embedding_size) # MLP layers layers = [] input_size = 2 * embedding_size for layer in mlp_layers: layers.append(nn.Linear(input_size, layer)) layers.append(nn.ReLU()) input_size = layer self.mlp_layers = nn.Sequential(*layers) # GRU layer self.gru = nn.GRU(input_size, hidden_size) # Output layer self.output_layer = nn.Linear(hidden_size, 1) def forward(self, user_ids, item_ids): # LFM embedding user_embedding = self.user_embedding(user_ids) item_embedding = self.item_embedding(item_ids) # Concatenate user and item embeddings lfm_input = torch.cat([user_embedding, item_embedding], dim=1) # Pass through MLP layers mlp_output = self.mlp_layers(lfm_input) # Reshape MLP output for GRU input gru_input = mlp_output.unsqueeze(0) # Pass through GRU layer gru_output, _ = self.gru(gru_input) # Pass through output layer and return output = self.output_layer(gru_output) return output.squeeze() # 模型训练 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') model = LFM_MLP_GRU(num_users, num_items, 32, 64, [128, 64]).to(device) criterion = nn.MSELoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): train_loss = 0.0 for batch in train_loader: user_ids = batch['user_id'].to(device) item_ids = batch['item_id'].to(device) ratings = batch['rating'].to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(user_ids, item_ids) loss = criterion(outputs, ratings.float()) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() * len(user_ids) train_loss /= len(train_dataset) print('Epoch [{}/{}], Train Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, train_loss)) # 模型预测 with torch.no_grad(): test_loss = 0.0 for batch in test_loader: user_ids = batch['user_id'].to(device) item_ids = batch['item_id'].to(device) ratings = batch['rating'].to(device) outputs = model(user_ids, item_ids) loss = criterion(outputs, ratings.float()) test_loss += loss.item() * len(user_ids) test_loss /= len(test_dataset) print('Test Loss: {:.4f}'.format(test_loss)) ``` 此代码实现中,数据预处理使用了Pandas和Scikit-learn库,模型训练使用了PyTorch框架中的DataLoader、MSELoss、Adam等模块,模型预测使用了PyTorch框架中的no_grad()上下文管理器。在训练过程中,每个epoch都会遍历整个训练集,计算每个batch的损失并更新模型参数。在预测过程中,使用测试集计算模型的平均损失。
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