GAT图神经网络代码

时间: 2023-08-06 09:03:40 浏览: 75
以下是一个简单的GAT(Graph Attention Network)图神经网络的代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class GATLayer(nn.Module): def __init__(self, in_features, out_features, dropout=0.6, alpha=0.2): super(GATLayer, self).__init__() self.dropout = dropout self.alpha = alpha self.W = nn.Linear(in_features, out_features, bias=False) self.a = nn.Linear(2*out_features, 1, bias=False) def forward(self, X, adj_matrix): h = self.W(X) N = h.size(0) a_input = torch.cat([h.repeat(1, N).view(N*N, -1), h.repeat(N, 1)], dim=1).view(N, -1, 2*h.size(1)) e = F.leaky_relu(self.a(a_input).squeeze(2), negative_slope=self.alpha) zero_vec = -9e15*torch.ones_like(e) attention = torch.where(adj_matrix > 0, e, zero_vec) attention = F.softmax(attention, dim=1) attention = F.dropout(attention, p=self.dropout, training=self.training) h_prime = torch.matmul(attention, h) return F.elu(h_prime) class GAT(nn.Module): def __init__(self, in_features, hidden_features, out_features, num_layers, dropout=0.6, alpha=0.2): super(GAT, self).__init__() self.hidden_features = hidden_features self.num_layers = num_layers self.layers = nn.ModuleList([GATLayer(in_features, hidden_features, dropout=dropout, alpha=alpha)]) self.layers.extend([GATLayer(hidden_features, hidden_features, dropout=dropout, alpha=alpha) for _ in range(num_layers-2)]) self.layers.append(GATLayer(hidden_features, out_features, dropout=dropout, alpha=alpha)) def forward(self, X, adj_matrix): h = X for layer in self.layers: h = layer(h, adj_matrix) return h ``` 这是一个简单的GAT图神经网络的实现,包括了GATLayer和GAT两个类。GATLayer定义了一个GAT层的操作,GAT则将多个GAT层串联起来构成整个图神经网络。其中,in_features表示输入特征的维度,hidden_features表示隐层特征的维度,out_features表示输出特征的维度,num_layers表示GAT层数,dropout表示dropout率,alpha表示LeakyReLU的斜率。 希望这个代码示例对你有帮助!如有任何问题,请随时提问。

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# GPF ## 一、GPF(Graph Processing Flow):利用图神经网络处理问题的一般化流程 1、图节点预表示:利用NE框架,直接获得全图每个节点的Embedding; 2、正负样本采样:(1)单节点样本;(2)节点对样本; 3、抽取封闭子图:可做类化处理,建立一种通用图数据结构; 4、子图特征融合:预表示、节点特征、全局特征、边特征; 5、网络配置:可以是图输入、图输出的网络;也可以是图输入,分类/聚类结果输出的网络; 6、训练和测试; ## 二、主要文件: 1、graph.py:读入图数据; 2、embeddings.py:预表示学习; 3、sample.py:采样; 4、subgraphs.py/s2vGraph.py:抽取子图; 5、batchgraph.py:子图特征融合; 6、classifier.py:网络配置; 7、parameters.py/until.py:参数配置/帮助文件; ## 三、使用 1、在parameters.py中配置相关参数(可默认); 2、在example/文件夹中运行相应的案例文件--包括链接预测、节点状态预测; 以链接预测为例: ### 1、导入配置参数 from parameters import parser, cmd_embed, cmd_opt ### 2、参数转换 args = parser.parse_args() args.cuda = not args.noCuda and torch.cuda.is_available() torch.manual_seed(args.seed) if args.cuda: torch.cuda.manual_seed(args.seed) if args.hop != 'auto': args.hop = int(args.hop) if args.maxNodesPerHop is not None: args.maxNodesPerHop = int(args.maxNodesPerHop) ### 3、读取数据 g = graph.Graph() g.read_edgelist(filename=args.dataName, weighted=args.weighted, directed=args.directed) g.read_node_status(filename=args.labelName) ### 4、获取全图节点的Embedding embed_args = cmd_embed.parse_args() embeddings = embeddings.learn_embeddings(g, embed_args) node_information = embeddings #print node_information ### 5、正负节点采样 train, train_status, test, test_status = sample.sample_single(g, args.testRatio, max_train_num=args.maxTrainNum) ### 6、抽取节点对的封闭子图 net = until.nxG_to_mat(g) #print net train_graphs, test_graphs, max_n_label = subgraphs.singleSubgraphs(net, train, train_status, test, test_status, args.hop, args.maxNodesPerHop, node_information) print('# train: %d, # test: %d' % (len(train_graphs), len(test_graphs))) ### 7、加载网络模型,并在classifier中配置相关参数 cmd_args = cmd_opt.parse_args() cmd_args.feat_dim = max_n_label + 1 cmd_args.attr_dim = node_information.shape[1] cmd_args.latent_dim = [int(x) for x in cmd_args.latent_dim.split('-')] if len(cmd_args.latent_dim) == 1: cmd_args.latent_dim = cmd_args.latent_dim[0] model = classifier.Classifier(cmd_args) optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=args.learningRate) ### 8、训练和测试 train_idxes = list(range(len(train_graphs))) best_loss = None for epoch in range(args.num_epochs): random.shuffle(train_idxes) model.train() avg_loss = loop_dataset(train_graphs, model, train_idxes, cmd_args.batch_size, optimizer=optimizer) print('\033[92maverage training of epoch %d: loss %.5f acc %.5f auc %.5f\033[0m' % (epoch, avg_loss[0], avg_loss[1], avg_loss[2])) model.eval() test_loss = loop_dataset(test_graphs, model, list(range(len(test_graphs))), cmd_args.batch_size) print('\033[93maverage test of epoch %d: loss %.5f acc %.5f auc %.5f\033[0m' % (epoch, test_loss[0], test_loss[1], test_loss[2])) ### 9、运行结果 average test of epoch 0: loss 0.62392 acc 0.71462 auc 0.72314 loss: 0.51711 acc: 0.80000: 100%|███████████████████████████████████| 76/76 [00:07<00:00, 10.09batch/s] average training of epoch 1: loss 0.54414 acc 0.76895 auc 0.77751 loss: 0.37699 acc: 0.79167: 100%|█████████████████████████████████████| 9/9 [00:00<00:00, 34.07batch/s] average test of epoch 1: loss 0.51981 acc 0.78538 auc 0.79709 loss: 0.43700 acc: 0.84000: 100%|███████████████████████████████████| 76/76 [00:07<00:00, 9.64batch/s] average training of epoch 2: loss 0.49896 acc 0.79184 auc 0.82246 loss: 0.63594 acc: 0.66667: 100%|█████████████████████████████████████| 9/9 [00:00<00:00, 28.62batch/s] average test of epoch 2: loss 0.48979 acc 0.79481 auc 0.83416 loss: 0.57502 acc: 0.76000: 100%|███████████████████████████████████| 76/76 [00:07<00:00, 9.70batch/s] average training of epoch 3: loss 0.50005 acc 0.77447 auc 0.79622 loss: 0.38903 acc: 0.75000: 100%|█████████████████████████████████████| 9/9 [00:00<00:00, 34.03batch/s] average test of epoch 3: loss 0.41463 acc 0.81132 auc 0.86523 loss: 0.54336 acc: 0.76000: 100%|███████████████████████████████████| 76/76 [00:07<00:00, 9.57batch/s] average training of epoch 4: loss 0.44815 acc 0.81711 auc 0.84530 loss: 0.44784 acc: 0.70833: 100%|█████████████████████████████████████| 9/9 [00:00<00:00, 28.62batch/s] average test of epoch 4: loss 0.48319 acc 0.81368 auc 0.84454 loss: 0.36999 acc: 0.88000: 100%|███████████████████████████████████| 76/76 [00:07<00:00, 10.17batch/s] average training of epoch 5: loss 0.39647 acc 0.84184 auc 0.89236 loss: 0.15548 acc: 0.95833: 100%|█████████████████████████████████████| 9/9 [00:00<00:00, 28.62batch/s] average test of epoch 5: loss 0.30881 acc 0.89623 auc 0.95132

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