代码实现用自然语言处理写诗,构建模型,训练模型,绘制损失变化图,模型测试和预测

时间: 2023-12-01 13:02:27 浏览: 36
以下是使用Python和PyTorch框架实现自然语言处理写诗的基本代码: ```python import torch import torch.nn as nn import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 准备数据集 data_path = 'input.txt' with open(data_path, 'r', encoding='utf-8') as f: text = f.read() chars = sorted(list(set(text))) char_to_int = {c: i for i, c in enumerate(chars)} int_to_char = {i: c for i, c in enumerate(chars)} num_chars = len(chars) seq_length = 100 step = 1 inputs = [] outputs = [] for i in range(0, len(text) - seq_length, step): inputs.append([char_to_int[c] for c in text[i:i + seq_length]]) outputs.append([char_to_int[c] for c in text[i + 1:i + seq_length + 1]]) num_samples = len(inputs) # 构建模型 class PoemModel(nn.Module): def __init__(self, num_chars, seq_length, hidden_size): super(PoemModel, self).__init__() self.num_chars = num_chars self.seq_length = seq_length self.hidden_size = hidden_size self.embed = nn.Embedding(num_chars, hidden_size) self.lstm = nn.LSTM(hidden_size, hidden_size) self.fc = nn.Linear(hidden_size, num_chars) def forward(self, x, h): x = self.embed(x) x, h = self.lstm(x, h) x = self.fc(x) return x, h # 训练模型 hidden_size = 128 num_epochs = 100 batch_size = 128 learning_rate = 0.01 model = PoemModel(num_chars, seq_length, hidden_size) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) train_losses = [] for epoch in range(num_epochs): h = (torch.zeros(1, batch_size, hidden_size), torch.zeros(1, batch_size, hidden_size)) train_loss = 0.0 num_batches = num_samples // batch_size for i in range(num_batches): batch_inputs = inputs[i * batch_size:(i + 1) * batch_size] batch_outputs = outputs[i * batch_size:(i + 1) * batch_size] batch_inputs = torch.LongTensor(batch_inputs).transpose(0, 1) batch_outputs = torch.LongTensor(batch_outputs).transpose(0, 1) optimizer.zero_grad() h = (h[0].detach(), h[1].detach()) loss = 0.0 for j in range(seq_length): x = batch_inputs[j] y_true = batch_outputs[j] y_pred, h = model(x.unsqueeze(0), h) loss += criterion(y_pred.squeeze(0), y_true) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() / seq_length train_losses.append(train_loss / num_batches) print('Epoch [{}/{}], train_loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, train_losses[-1])) # 绘制损失变化图 plt.plot(train_losses) plt.xlabel('Epoch') plt.ylabel('Loss') plt.title('Training Loss') plt.show() # 模型测试和预测 def generate_poem(model, start_text, length=100): h = (torch.zeros(1, 1, hidden_size), torch.zeros(1, 1, hidden_size)) text = start_text for i in range(length): x = torch.LongTensor([[char_to_int[text[-1]]]]) y_pred, h = model(x, h) y_prob = nn.functional.softmax(y_pred.squeeze(0), dim=-1).detach().numpy() y_prob = y_prob / np.sum(y_prob) char = np.random.choice(chars, p=y_prob) text += char return text start_text = '春江潮水连海平' generated_poem = generate_poem(model, start_text) print(generated_poem) ``` 上述代码中,我们首先将文本数据转换为数字表示,并将其分为输入序列和输出序列。然后,我们使用PyTorch框架构建了一个LSTM模型,用于将输入序列映射到输出序列。接下来,我们使用训练数据集对模型进行训练,并使用交叉熵损失函数来度量模型输出与实际输出之间的差异。训练过程中,我们使用Adam优化器来更新模型参数,并记录每个epoch的训练损失。最后,我们使用训练好的模型来生成新的诗句,通过输入一个起始文本,输出一个指定长度的诗句。

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