def prepare_sequences(notes, num_pitch): # 从midi中读取的notes和所有音符的数量 """ 为神经网络提供好要训练的序列 """ sequence_length = 100 # 序列长度 # 得到所有不同音高的名字 pitch_names = sorted(set(item for item in notes)) # 把notes中的所有音符做集合操作,去掉重复的音,然后按照字母顺序排列 # 创建一个字典,用于映射 音高 和 整数 pitch_to_int = dict((pitch, num) for num, pitch in enumerate(pitch_names)) # 枚举到pitch_name中 # 创建神经网络的输入序列和输出序列 network_input = [] network_output = [] for i in range(0, len(notes) - sequence_length, 1): # 循环次数,步长为1 sequence_in = notes[i:i + sequence_length] # 每次输入100个序列,每隔长度1取下一组,例如:(0,100),(1,101),(50,150) sequence_out = notes[i + sequence_length] # 真实值,从100开始往后 network_input.append([pitch_to_int[char] for char in sequence_in]) # 列表生成式 # 把sequence_in中的每个字符转为整数(pitch_to_int[char])放到network_input network_output.append(pitch_to_int[sequence_out]) # 把sequence_out的一个字符转为整数 n_patterns = len(network_input) # 输入序列长度 # 将输入序列的形状转成神经网络模型可以接受的 network_input = np.reshape(network_input, (n_patterns, sequence_length, 1)) # 输入,要改成的形状 # 将输入标准化,归一化 network_input = network_input / float(num_pitch) # 将期望输出转换成{0,1}布尔矩阵,配合categorical_crossentrogy误差算法的使用 network_output = tf.keras.utils.to_categorical(network_output) # keras中的这个方法可以将一个向量传进去转成布尔矩阵,供交叉熵的计算 return network_input, network_output

时间: 2024-04-29 10:20:06 浏览: 100
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确认序列-orocle数据库基础

这个函数的作用是为神经网络提供要训练的序列。其中,输入的 `notes` 是从 MIDI 文件中读取的音符,`num_pitch` 是所有不同音符的数量。函数将每个长度为 100 的序列作为输入,以该序列后面一个音符作为输出,创建神经网络的输入序列和输出序列。在创建输入序列时,函数使用字典将每个音符映射到一个整数,同时将输入序列进行了标准化。在创建输出序列时,函数使用了 `tf.keras.utils.to_categorical` 方法将期望输出转换成一个布尔矩阵,以供交叉熵的计算。最终,函数返回标准化后的输入序列和期望输出的布尔矩阵。
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def train_gan(generator, discriminator, gan, dataset, latent_dim, epochs): notes = get_notes() # 得到所有不重复的音调数目 num_pitch = len(set(notes)) network_input, network_output = prepare_sequences(notes, num_pitch) model = build_gan(network_input, num_pitch) # 输入,音符的数量,训练后的参数文件(训练的时候不用写) filepath = "03weights-{epoch:02d}-{loss:.4f}.hdf5" checkpoint = tf.keras.callbacks.ModelCheckpoint( filepath, # 保存参数文件的路径 monitor='loss', # 衡量的标准 verbose=0, # 不用冗余模式 save_best_only=True, # 最近出现的用monitor衡量的最好的参数不会被覆盖 mode='min' # 关注的是loss的最小值 ) for epoch in range(epochs): for real_images in dataset: # 训练判别器 noise = tf.random.normal((real_images.shape[0], latent_dim)) fake_images = generator(noise) with tf.GradientTape() as tape: real_pred = discriminator(real_images) fake_pred = discriminator(fake_images) real_loss = loss_fn(tf.ones_like(real_pred), real_pred) fake_loss = loss_fn(tf.zeros_like(fake_pred), fake_pred) discriminator_loss = real_loss + fake_loss gradients = tape.gradient(discriminator_loss, discriminator.trainable_weights) discriminator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients, discriminator.trainable_weights)) # 训练生成器 noise = tf.random.normal((real_images.shape[0], latent_dim)) with tf.GradientTape() as tape: fake_images = generator(noise) fake_pred = discriminator(fake_images) generator_loss = loss_fn(tf.ones_like(fake_pred), fake_pred) gradients = tape.gradient(generator_loss, generator.trainable_weights) generator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients, generator.trainable_weights)) gan.fit(network_input, np.ones((network_input.shape[0], 1)), epochs=100, batch_size=64) # 每 10 个 epoch 打印一次损失函数值 if (epoch + 1) % 10 == 0: print("Epoch:", epoch + 1, "Generator Loss:", generator_loss.numpy(), "Discriminator Loss:", discriminator_loss.numpy())

def network_model(inputs,num_pitch,weights_file=None):#输入,音符的数量,训练后的参数文件 #测试时要指定weights_file #建立模子 model=tf.keras.Sequential() #第一层 model.add(tf.keras.layers.LSTM( 512,#LSTM层神经元的数目是512,也是LSTM层输出的维度 input_shape=(inputs.shape[1],inputs.shape[2]),#输入的形状,对于第一个LSTM必须设置 return_sequences=True#返回控制类型,此时是返回所有的输出序列 #True表示返回所有的输出序列 #False表示返回输出序列的最后一个输出 #在堆叠的LSTM层时必须设置,最后一层LSTM不用设置,默认值为False )) #第二层和第三层 model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.75))#丢弃30%神经元,防止过拟合 model.add(tf.keras.layers.LSTM(512,return_sequences=True)) model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.75))#丢弃30%神经元,防止过拟合 model.add(tf.keras.layers.LSTM(512))#千万不要丢括号!!!! #全连接层 model.add(tf.keras.layers.Dense(256))#256个神经元的全连接层 model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.75)) model.add(tf.keras.layers.Dense(num_pitch))#输出的数目等于所有不重复的音调数 #激活层 model.add(tf.keras.layers.Activation('softmax'))#Softmax激活函数求概率 #配置神经网络模型 model.compile(loss='categorical_crossentropy',optimizer=tf.keras.optimizers.RMSprop(learning_rate=0.0004)) #选择的损失函数是交叉熵,用来计算误差。使用对于RNN来说比较优秀的优化器-RMSProp #优化器如果使用字符串的话会用默认参数导致效果不好 return model

def build_sequences(text, window_size): #text:list of capacity x, y = [],[] for i in range(len(text) - window_size): sequence = text[i:i+window_size] target = text[i+1:i+1+window_size] x.append(sequence) y.append(target) return np.array(x), np.array(y) # 留一评估:一组数据为测试集,其他所有数据全部拿来训练 def get_train_test(data_dict, name, window_size=8): data_sequence=data_dict[name][1] train_data, test_data = data_sequence[:window_size+1], data_sequence[window_size+1:] train_x, train_y = build_sequences(text=train_data, window_size=window_size) for k, v in data_dict.items(): if k != name: data_x, data_y = build_sequences(text=v[1], window_size=window_size) train_x, train_y = np.r_[train_x, data_x], np.r_[train_y, data_y] return train_x, train_y, list(train_data), list(test_data) def relative_error(y_test, y_predict, threshold): true_re, pred_re = len(y_test), 0 for i in range(len(y_test)-1): if y_test[i] <= threshold >= y_test[i+1]: true_re = i - 1 break for i in range(len(y_predict)-1): if y_predict[i] <= threshold: pred_re = i - 1 break return abs(true_re - pred_re)/true_re def evaluation(y_test, y_predict): mae = mean_absolute_error(y_test, y_predict) mse = mean_squared_error(y_test, y_predict) rmse = sqrt(mean_squared_error(y_test, y_predict)) return mae, rmse def setup_seed(seed): np.random.seed(seed) # Numpy module. random.seed(seed) # Python random module. os.environ['PYTHONHASHSEED'] = str(seed) # 为了禁止hash随机化,使得实验可复现。 torch.manual_seed(seed) # 为CPU设置随机种子 if torch.cuda.is_available(): torch.cuda.manual_seed(seed) # 为当前GPU设置随机种子 torch.cuda.manual_seed_all(seed) # if you are using multi-GPU,为所有GPU设置随机种子 torch.backends.cudnn.benchmark = False torch.backends.cudnn.deterministic = True

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