pytorch 按batch_size计算交叉熵损失如何编写代码

时间: 2024-06-05 18:07:35 浏览: 8
在PyTorch中,计算交叉熵损失使用的函数是nn.CrossEntropyLoss(),在这个函数中,我们可以设置参数size_average和reduce来控制loss的计算方式。其中,size_average和reduce这两个参数默认为True,表示对所有的loss值求平均值,当我们需要对每个样本单独计算loss时,这两个参数需要设置为False。对于batch_size计算交叉熵损失,我们可以先将输入数据与标签数据打包成一个batch,然后将其传给nn.CrossEntropyLoss()函数即可。具体代码实现如下: import torch import torch.nn as nn input_size = 10 batch_size = 32 num_classes = 5 # 生成模拟数据 input_data = torch.randn(batch_size, input_size) target_data = torch.randint(size=(batch_size,), low=0, high=num_classes) # 定义模型和损失函数 model = nn.Linear(input_size, num_classes) criterion = nn.CrossEntropyLoss() # 前向传播计算loss output = model(input_data) loss = criterion(output, target_data) print(loss.item())
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中文字体类别识别-行书和隶书,用pytorch编写代码

首先,需要准备好行书和隶书的数据集,并将其分为训练集和测试集。可以使用 PIL 库读取图片,并将其转换为 PyTorch 的张量。接着,可以使用 torchvision 库的 transforms 模块进行数据增强,如将图片进行随机旋转、缩放、裁剪等操作,以增加模型的泛化能力。 然后,需要搭建一个卷积神经网络模型,用于对中文字体进行分类。可以使用 PyTorch 的 nn 模块来定义模型的结构,如卷积层、池化层、全连接层等。对于中文字体的分类问题,可以使用交叉熵损失函数,并选择合适的优化器进行参数更新,如 Adam 或 SGD。 最后,进行模型的训练和测试。在训练时,可以使用 DataLoader 将数据集进行批处理,以提高训练效率。在测试时,可以使用模型对测试集进行预测,并计算准确率和召回率等指标来评估模型的性能。 下面是一个简单的行书和隶书分类器的 PyTorch 代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision.transforms as transforms import torchvision.datasets as datasets # 定义数据增强操作 transform_train = transforms.Compose([ transforms.RandomRotation(15), transforms.RandomResizedCrop(224), transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.ToTensor(), ]) transform_test = transforms.Compose([ transforms.Resize(256), transforms.CenterCrop(224), transforms.ToTensor(), ]) # 加载数据集 trainset = datasets.ImageFolder('train/', transform=transform_train) testset = datasets.ImageFolder('test/', transform=transform_test) # 定义模型结构 class Net(nn.Module): def __init__(self): super(Net, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, padding=1) self.conv2 = nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, padding=1) self.conv3 = nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, padding=1) self.pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.fc1 = nn.Linear(256 * 28 * 28, 1024) self.fc2 = nn.Linear(1024, 2) self.relu = nn.ReLU() def forward(self, x): x = self.relu(self.conv1(x)) x = self.pool(x) x = self.relu(self.conv2(x)) x = self.pool(x) x = self.relu(self.conv3(x)) x = self.pool(x) x = x.view(-1, 256 * 28 * 28) x = self.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return x # 定义训练参数 batch_size = 32 num_epochs = 10 learning_rate = 0.001 trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=batch_size, shuffle=True, num_workers=2) testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=batch_size, shuffle=False, num_workers=2) # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(net.parameters(), lr=learning_rate) # 训练模型 for epoch in range(num_epochs): running_loss = 0.0 for i, (inputs, labels) in enumerate(trainloader, 0): optimizer.zero_grad() outputs = net(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() if i % 50 == 49: # 每 50 个 batch 输出一次 loss print('[%d, %5d] loss: %.3f' % (epoch + 1, i + 1, running_loss / 50)) running_loss = 0.0 # 测试模型 correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for images, labels in testloader: outputs = net(images) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print('Accuracy of the network on the test images: %d %%' % ( 100 * correct / total)) ``` 需要注意的是,这只是一个简单的示例代码,实际中还需要根据具体情况进行调整和优化。

编写pytorch代码,定义LSTMAttention模型,在参数空间定义学习率、batch_size、权重衰减、神经元个数、dropout、自注意力等超参数,定义一个CPSO优化算法,定义一个适应度函数fitness_function,用于评估LSTMAttention模型在给定超参数下的性能,用CPSO算法优化模型中超参数,找到最优的超参数组合,并将最优的超参数传递给模型

好的,我来解答这个问题。首先,我们需要定义LSTMAttention模型,代码如下: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class LSTMAttention(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): super(LSTMAttention, self).__init__() self.lstm = nn.LSTM(input_dim, hidden_dim, batch_first=True) self.attention_fc = nn.Linear(hidden_dim, 1) self.fc = nn.Linear(hidden_dim, output_dim) def forward(self, x): out, (h_n, c_n) = self.lstm(x) attention_weights = F.softmax(self.attention_fc(out), dim=1) context_vector = torch.sum(attention_weights * out, dim=1) output = self.fc(context_vector) return output ``` 接下来,我们需要定义模型的超参数空间和优化算法。这里我们使用CPSO算法来优化模型的超参数,代码如下: ```python import random class CPSO: def __init__(self, num_particles, dim, max_iter, lr): self.num_particles = num_particles self.dim = dim self.max_iter = max_iter self.lr = lr self.particles = [[random.uniform(0, 1) for _ in range(dim)] for _ in range(num_particles)] self.velocities = [[0 for _ in range(dim)] for _ in range(num_particles)] self.pbest_positions = self.particles.copy() self.pbest_fitnesses = [float('inf') for _ in range(num_particles)] self.gbest_position = [0 for _ in range(dim)] self.gbest_fitness = float('inf') def update_position(self, x, v): return [xi + vi for xi, vi in zip(x, v)] def update_velocity(self, x, v, pbest, gbest): w = 0.7 c1 = 1.4 c2 = 1.4 r1 = random.uniform(0, 1) r2 = random.uniform(0, 1) v_new = [w * vi + c1 * r1 * (pbest[i] - xi) + c2 * r2 * (gbest[i] - xi) for i, xi, vi in zip(range(self.dim), x, v)] return v_new def evaluate_fitness(self, fitness_function): fitnesses = [] for particle in self.particles: fitness = fitness_function(particle) fitnesses.append(fitness) if fitness < self.pbest_fitnesses[self.particles.index(particle)]: self.pbest_fitnesses[self.particles.index(particle)] = fitness self.pbest_positions[self.particles.index(particle)] = particle if fitness < self.gbest_fitness: self.gbest_fitness = fitness self.gbest_position = particle return fitnesses def optimize(self, fitness_function): for i in range(self.max_iter): fitnesses = self.evaluate_fitness(fitness_function) for particle, velocity in zip(self.particles, self.velocities): velocity = self.update_velocity(particle, velocity, self.pbest_positions[self.particles.index(particle)], self.gbest_position) particle = self.update_position(particle, velocity) self.velocities = [self.update_velocity(particle, velocity, self.pbest_positions[self.particles.index(particle)], self.gbest_position) for particle, velocity in zip(self.particles, self.velocities)] self.particles = [self.update_position(particle, velocity) for particle, velocity in zip(self.particles, self.velocities)] return self.gbest_position ``` 接下来,我们需要定义适应度函数fitness_function,用于评估LSTMAttention模型在给定超参数下的性能。这里我们使用交叉熵损失函数和Adam优化算法来训练模型,代码如下: ```python import torch.optim as optim import torch.utils.data as data def fitness_function(hyperparameters): # set hyperparameters learning_rate = hyperparameters[0] batch_size = int(hyperparameters[1] * 128) weight_decay = hyperparameters[2] hidden_dim = int(hyperparameters[3] * 256) dropout = hyperparameters[4] num_heads = int(hyperparameters[5] * 8) # define model model = LSTMAttention(input_dim=10, hidden_dim=hidden_dim, output_dim=2) # define optimizer and loss function optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate, weight_decay=weight_decay) criterion = nn.CrossEntropyLoss() # train model for epoch in range(10): for i, (x, y) in enumerate(train_loader): optimizer.zero_grad() output = model(x) loss = criterion(output, y) loss.backward() optimizer.step() # evaluate model correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for x, y in test_loader: output = model(x) _, predicted = torch.max(output.data, 1) total += y.size(0) correct += (predicted == y).sum().item() accuracy = correct / total return accuracy ``` 最后,我们可以使用CPSO算法来优化模型的超参数,找到最优的超参数组合,并将最优的超参数传递给模型,代码如下: ```python # define train and test data loaders train_loader = data.DataLoader(train_data, batch_size=128, shuffle=True) test_loader = data.DataLoader(test_data, batch_size=128, shuffle=True) # define hyperparameters space and CPSO optimizer hyperparameters_space = [(1e-5, 1e-1), (0.1, 1), (1e-5, 1e-1), (0.1, 1), (0, 0.5), (0.1, 1)] num_particles = 20 dim = len(hyperparameters_space) max_iter = 50 lr = 0.1 cpso = CPSO(num_particles, dim, max_iter, lr) # optimize hyperparameters using CPSO algorithm best_hyperparameters = cpso.optimize(fitness_function) # set best hyperparameters to model learning_rate = best_hyperparameters[0] batch_size = int(best_hyperparameters[1] * 128) weight_decay = best_hyperparameters[2] hidden_dim = int(best_hyperparameters[3] * 256) dropout = best_hyperparameters[4] num_heads = int(best_hyperparameters[5] * 8) model = LSTMAttention(input_dim=10, hidden_dim=hidden_dim, output_dim=2) optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate, weight_decay=weight_decay) ```

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