使用pytorch实现lstm,使用NSL-KDD数据集

时间: 2023-12-09 08:06:33 浏览: 183
1. 下载NSL-KDD数据集,解压后得到四个文件:KDDTrain+.txt、KDDTest+.txt、KDDTrain+_20Percent.txt、KDDTest-21.txt。 2. 安装pytorch和numpy库。 3. 读取数据集并进行预处理,包括one-hot编码和标准化处理。 4. 划分训练集和验证集。 5. 定义LSTM模型,包括LSTM层、全连接层和dropout层。 6. 定义损失函数和优化器。 7. 训练模型并记录训练过程中的准确率和损失值。 8. 在验证集上评估模型效果。 9. 使用测试集验证模型准确率。 以下是代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np from sklearn.preprocessing import StandardScaler, OneHotEncoder from sklearn.compose import ColumnTransformer from sklearn.model_selection import train_test_split # 读取数据集 train_data = np.loadtxt('KDDTrain+.txt', delimiter=',') test_data = np.loadtxt('KDDTest+.txt', delimiter=',') # 对数据进行预处理 def preprocess(data): # 将标签(最后一列)转化为0-1表示的异常与否 labels = data[:, -1] labels[labels != 0] = 1 data[:, -1] = labels # 对离散特征进行one-hot编码 ct = ColumnTransformer([('encoder', OneHotEncoder(), [1, 2, 3])], remainder='passthrough') data = ct.fit_transform(data) # 对数值特征进行标准化处理 scaler = StandardScaler() data[:, :39] = scaler.fit_transform(data[:, :39]) return data train_data = preprocess(train_data) test_data = preprocess(test_data) # 划分训练集和验证集 train_data, valid_data = train_test_split(train_data, test_size=0.2) # 将数据转化为张量 train_x, train_y = torch.Tensor(train_data[:, :-1]), torch.Tensor(train_data[:, -1]) valid_x, valid_y = torch.Tensor(valid_data[:, :-1]), torch.Tensor(valid_data[:, -1]) test_x, test_y = torch.Tensor(test_data[:, :-1]), torch.Tensor(test_data[:, -1]) train_x = train_x.reshape(-1, 1, 122) valid_x = valid_x.reshape(-1, 1, 122) test_x = test_x.reshape(-1, 1, 122) # 定义LSTM模型 class LSTM(nn.Module): def __init__(self): super(LSTM, self).__init__() self.lstm = nn.LSTM(input_size=122, hidden_size=64, num_layers=1, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(64, 1) self.dropout = nn.Dropout(p=0.2) def forward(self, x): x, _ = self.lstm(x) x = x[:, -1, :] x = self.dropout(x) x = self.fc(x) x = torch.sigmoid(x) return x model = LSTM() # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.BCELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 训练模型 epochs = 50 train_loss_list, valid_loss_list, train_acc_list, valid_acc_list = [], [], [], [] for epoch in range(epochs): train_loss, valid_loss = 0.0, 0.0 train_acc, valid_acc = 0.0, 0.0 # 训练集 model.train() optimizer.zero_grad() output = model(train_x) loss = criterion(output.squeeze(), train_y) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() train_acc += sum((output.squeeze() > 0.5).float() == train_y).item() / len(train_y) # 验证集 with torch.no_grad(): model.eval() output = model(valid_x) loss = criterion(output.squeeze(), valid_y) valid_loss += loss.item() valid_acc += sum((output.squeeze() > 0.5).float() == valid_y).item() / len(valid_y) train_loss_list.append(train_loss) valid_loss_list.append(valid_loss) train_acc_list.append(train_acc) valid_acc_list.append(valid_acc) print(f"Epoch {epoch + 1}/{epochs}, Train Loss: {train_loss:.4f}, Train Acc: {train_acc:.4f}, " f"Valid Loss: {valid_loss:.4f}, Valid Acc: {valid_acc:.4f}") # 在测试集上验证模型效果 with torch.no_grad(): model.eval() output = model(test_x) test_acc = sum((output.squeeze() > 0.5).float() == test_y).item() / len(test_y) print(f"Test Acc: {test_acc:.4f}") ```
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