写一段WGAN代码,用于解决结构化数据的样本不均衡问题

时间: 2023-04-02 14:01:44 浏览: 130
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test_smote_SMOTE代码_数据不均衡问题_

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以下是一个简单的 WGAN 代码示例,用于解决结构化数据的样本不均衡问题: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers # 定义生成器模型 def make_generator_model(): model = tf.keras.Sequential() model.add(layers.Dense(256, use_bias=False, input_shape=(100,))) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Dense(512, use_bias=False)) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Dense(1024, use_bias=False)) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Dense(1, activation='tanh')) return model # 定义判别器模型 def make_discriminator_model(): model = tf.keras.Sequential() model.add(layers.Dense(1024, input_shape=(784,))) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Dropout(.3)) model.add(layers.Dense(512)) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Dropout(.3)) model.add(layers.Dense(256)) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Dropout(.3)) model.add(layers.Dense(1)) return model # 定义 WGAN 模型 class WGAN(tf.keras.Model): def __init__( self, discriminator, generator, latent_dim, discriminator_extra_steps=3, gp_weight=10., ): super(WGAN, self).__init__() self.discriminator = discriminator self.generator = generator self.latent_dim = latent_dim self.d_steps = discriminator_extra_steps self.gp_weight = gp_weight # 定义判别器损失函数 def discriminator_loss(self, real, fake, interpolated): real_loss = tf.reduce_mean(real) fake_loss = tf.reduce_mean(fake) gradient_penalty = self.gradient_penalty(interpolated) return fake_loss - real_loss + gradient_penalty * self.gp_weight # 定义生成器损失函数 def generator_loss(self, fake): return -tf.reduce_mean(fake) # 定义梯度惩罚函数 def gradient_penalty(self, interpolated): with tf.GradientTape() as tape: tape.watch(interpolated) pred = self.discriminator(interpolated) gradients = tape.gradient(pred, interpolated) norm = tf.norm(tf.reshape(gradients, [tf.shape(gradients)[], -1]), axis=1) gp = tf.reduce_mean((norm - 1.) ** 2) return gp # 定义训练步骤 @tf.function def train_step(self, real_data): # 生成随机噪声 batch_size = tf.shape(real_data)[] noise = tf.random.normal([batch_size, self.latent_dim]) # 训练判别器 for i in range(self.d_steps): with tf.GradientTape() as tape: fake_data = self.generator(noise) interpolated = real_data + tf.random.uniform( tf.shape(real_data), minval=., maxval=1. ) * (fake_data - real_data) real_pred = self.discriminator(real_data) fake_pred = self.discriminator(fake_data) disc_loss = self.discriminator_loss(real_pred, fake_pred, interpolated) grads = tape.gradient(disc_loss, self.discriminator.trainable_weights) self.discriminator.optimizer.apply_gradients( zip(grads, self.discriminator.trainable_weights) ) # 训练生成器 with tf.GradientTape() as tape: fake_data = self.generator(noise) fake_pred = self.discriminator(fake_data) gen_loss = self.generator_loss(fake_pred) grads = tape.gradient(gen_loss, self.generator.trainable_weights) self.generator.optimizer.apply_gradients( zip(grads, self.generator.trainable_weights) ) return {"d_loss": disc_loss, "g_loss": gen_loss} # 加载数据集 (train_images, train_labels), (_, _) = tf.keras.datasets.mnist.load_data() train_images = train_images.reshape(train_images.shape[], 784).astype("float32") train_images = (train_images - 127.5) / 127.5 # 将像素值归一化到[-1, 1]之间 # 定义超参数 BUFFER_SIZE = 60000 BATCH_SIZE = 64 EPOCHS = 50 LATENT_DIM = 100 # 创建数据集 train_dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(train_images).shuffle(BUFFER_SIZE).batch(BATCH_SIZE) # 创建模型 generator = make_generator_model() discriminator = make_discriminator_model() # 定义优化器 generator_optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(1e-4) discriminator_optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(1e-4) # 创建 WGAN 模型 wgan = WGAN( discriminator=discriminator, generator=generator, latent_dim=LATENT_DIM, discriminator_extra_steps=3, gp_weight=10., ) # 训练模型 for epoch in range(EPOCHS): for real_data in train_dataset: wgan.train_step(real_data) # 打印损失 d_loss = wgan.trainable_variables["d_loss"].numpy() g_loss = wgan.trainable_variables["g_loss"].numpy() print(f"Epoch {epoch+1}, Discriminator loss: {d_loss}, Generator loss: {g_loss}") ``` 注意:这只是一个简单的示例,实际应用中需要根据具体问题进行调整和优化。
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