用Python代码实现基于RNA序列数据集实验,数据集在model文件夹中: ALKBH5_Baltz2012.train.negatives.fa 是训练集负样本; ALKBH5_Baltz2012.train.positives.fa 是训练集正样本; ALKBH5_Baltz2012.val.negatives.fa 是验证集负样本; ALKBH5_Baltz2012.val.positives.fa 是验证集正样本。 用Pytorch框架搭建循环神经网络,输出最终分类正确率。

时间: 2024-03-16 15:42:10 浏览: 62
好的,这是一个很有趣的问题,需要一些时间和代码实现。首先,我们需要导入 PyTorch 模块和其他必要的库: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import Dataset, DataLoader import numpy as np from sklearn.model_selection import train_test_split ``` 然后,我们需要定义一个数据集类,用于加载并处理 RNA 序列数据集。这个类需要实现 __len__() 方法和 __getitem__() 方法。 ```python class RNADataSet(Dataset): def __init__(self, file_path): self.data = [] self.labels = [] self.vocab = {'A': 0, 'C': 1, 'G': 2, 'U': 3} # 将四个核苷酸映射到数字 with open(file_path, 'r') as f: lines = f.readlines() for i in range(0, len(lines), 2): seq = lines[i+1].strip() # RNA序列 label = int(lines[i].strip()[1]) # 类别标签(正样本为1,负样本为0) seq_list = [self.vocab[c] for c in seq] # 将RNA序列转换为数字列表 self.data.append(seq_list) self.labels.append(label) def __len__(self): return len(self.data) def __getitem__(self, idx): return torch.tensor(self.data[idx]), torch.tensor(self.labels[idx]) ``` 然后,我们需要定义一个循环神经网络模型: ```python class RNN(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size): super(RNN, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.rnn = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device) c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device) out, _ = self.rnn(x, (h0, c0)) out = self.fc(out[:, -1, :]) return out ``` 接下来,我们需要加载数据集,划分训练集和验证集: ```python train_dataset = RNADataSet('./model/ALKBH5_Baltz2012.train.negatives.fa') train_dataset += RNADataSet('./model/ALKBH5_Baltz2012.train.positives.fa') val_dataset = RNADataSet('./model/ALKBH5_Baltz2012.val.negatives.fa') val_dataset += RNADataSet('./model/ALKBH5_Baltz2012.val.positives.fa') train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=64, shuffle=True) val_loader = DataLoader(val_dataset, batch_size=64, shuffle=False) train_size = len(train_dataset) val_size = len(val_dataset) device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') ``` 然后,我们需要定义损失函数和优化器: ```python model = RNN(input_size=4, hidden_size=128, num_layers=2, output_size=2).to(device) # 输入维度为4,即四种核苷酸 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) ``` 最后,我们需要训练模型,并输出最终分类正确率: ```python num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): train_loss = 0.0 train_correct = 0 for data, label in train_loader: data = data.to(device) label = label.to(device) optimizer.zero_grad() output = model(data.float()) loss = criterion(output, label) train_loss += loss.item() _, predicted = torch.max(output.data, 1) train_correct += (predicted == label).sum().item() loss.backward() optimizer.step() train_loss /= train_size train_acc = train_correct / train_size val_loss = 0.0 val_correct = 0 with torch.no_grad(): for data, label in val_loader: data = data.to(device) label = label.to(device) output = model(data.float()) loss = criterion(output, label) val_loss += loss.item() _, predicted = torch.max(output.data, 1) val_correct += (predicted == label).sum().item() val_loss /= val_size val_acc = val_correct / val_size print('Epoch [{}/{}], Train Loss: {:.4f}, Train Acc: {:.4f}, Val Loss: {:.4f}, Val Acc: {:.4f}' .format(epoch+1, num_epochs, train_loss, train_acc, val_loss, val_acc)) ``` 最终,我们可以得到模型在验证集上的分类正确率。

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