给我一个代码用transformer对时序数据进行二分类,输出训练集、验证集、测试集准确率

时间: 2023-06-14 20:04:44 浏览: 300
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基于transformer的序列数据二分类附python完整代码+数据可直接运行.zip

好的,以下是一个简单的示例代码,用于使用Transformer进行时序数据的二分类。这里使用PyTorch框架和torchtext库来实现,数据集使用UCI的EEG Eye State数据集。 ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torchtext.datasets import SequenceTaggingDataset from torchtext.data import Field, BucketIterator from torch.nn.utils.rnn import pack_padded_sequence, pad_packed_sequence # 定义字段 TEXT = Field(sequential=True, use_vocab=True, batch_first=True) LABEL = Field(sequential=False, use_vocab=False, batch_first=True) # 加载数据 train_data, valid_data, test_data = SequenceTaggingDataset.splits( path='data', train='train.txt', validation='valid.txt', test='test.txt', fields=[('text', TEXT), ('label', LABEL)] ) # 构建词汇表 TEXT.build_vocab(train_data) # 定义模型 class Transformer(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim, n_layers, n_heads, pf_dim, dropout): super().__init__() self.tok_embedding = nn.Embedding(input_dim, hidden_dim) self.pos_embedding = nn.Embedding(1000, hidden_dim) self.layers = nn.ModuleList([TransformerLayer(hidden_dim, n_heads, pf_dim, dropout) for _ in range(n_layers)]) self.fc = nn.Linear(hidden_dim, output_dim) self.dropout = nn.Dropout(dropout) self.scale = torch.sqrt(torch.FloatTensor([hidden_dim])).to(device) def forward(self, x, mask): batch_size = x.shape[0] seq_len = x.shape[1] pos = torch.arange(0, seq_len).unsqueeze(0).repeat(batch_size, 1).to(device) x = self.dropout((self.tok_embedding(x) * self.scale) + self.pos_embedding(pos)) for layer in self.layers: x = layer(x, mask) x = x[:, 0, :] x = self.fc(x) return x class TransformerLayer(nn.Module): def __init__(self, hidden_dim, n_heads, pf_dim, dropout): super().__init__() self.self_attn_layer_norm = nn.LayerNorm(hidden_dim) self.ff_layer_norm = nn.LayerNorm(hidden_dim) self.self_attention = MultiHeadAttentionLayer(hidden_dim, n_heads, dropout) self.positionwise_feedforward = PositionwiseFeedforwardLayer(hidden_dim, pf_dim, dropout) self.dropout = nn.Dropout(dropout) def forward(self, src, src_mask): _src, _ = self.self_attention(src, src, src, src_mask) src = self.self_attn_layer_norm(src + self.dropout(_src)) _src = self.positionwise_feedforward(src) src = self.ff_layer_norm(src + self.dropout(_src)) return src class MultiHeadAttentionLayer(nn.Module): def __init__(self, hidden_dim, n_heads, dropout): super().__init__() self.hidden_dim = hidden_dim self.n_heads = n_heads self.head_dim = hidden_dim // n_heads self.fc_q = nn.Linear(hidden_dim, hidden_dim) self.fc_k = nn.Linear(hidden_dim, hidden_dim) self.fc_v = nn.Linear(hidden_dim, hidden_dim) self.fc_o = nn.Linear(hidden_dim, hidden_dim) self.dropout = nn.Dropout(dropout) self.scale = torch.sqrt(torch.FloatTensor([self.head_dim])).to(device) def forward(self, query, key, value, mask=None): batch_size = query.shape[0] Q = self.fc_q(query) K = self.fc_k(key) V = self.fc_v(value) Q = Q.view(batch_size, -1, self.n_heads, self.head_dim).permute(0, 2, 1, 3) K = K.view(batch_size, -1, self.n_heads, self.head_dim).permute(0, 2, 1, 3) V = V.view(batch_size, -1, self.n_heads, self.head_dim).permute(0, 2, 1, 3) energy = torch.matmul(Q, K.permute(0, 1, 3, 2)) / self.scale if mask is not None: energy = energy.masked_fill(mask == 0, -1e10) attention = torch.softmax(energy, dim=-1) x = torch.matmul(self.dropout(attention), V) x = x.permute(0, 2, 1, 3).contiguous() x = x.view(batch_size, -1, self.hidden_dim) x = self.fc_o(x) return x, attention class PositionwiseFeedforwardLayer(nn.Module): def __init__(self, hidden_dim, pf_dim, dropout): super().__init__() self.fc_1 = nn.Linear(hidden_dim, pf_dim) self.fc_2 = nn.Linear(pf_dim, hidden_dim) self.dropout = nn.Dropout(dropout) def forward(self, x): x = self.dropout(torch.relu(self.fc_1(x))) x = self.fc_2(x) return x # 训练模型 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') BATCH_SIZE = 64 train_iterator, valid_iterator, test_iterator = BucketIterator.splits( datasets=(train_data, valid_data, test_data), batch_size=BATCH_SIZE, device=device, sort_key=lambda x: len(x.text), sort_within_batch=False ) INPUT_DIM = len(TEXT.vocab) HIDDEN_DIM = 256 OUTPUT_DIM = 1 N_LAYERS = 6 N_HEADS = 8 PF_DIM = 512 DROPOUT = 0.1 model = Transformer(INPUT_DIM, HIDDEN_DIM, OUTPUT_DIM, N_LAYERS, N_HEADS, PF_DIM, DROPOUT).to(device) optimizer = optim.Adam(model.parameters()) criterion = nn.BCEWithLogitsLoss().to(device) def binary_accuracy(preds, y): rounded_preds = torch.round(torch.sigmoid(preds)) correct = (rounded_preds == y).float() acc = correct.sum() / len(correct) return acc def train(model, iterator, optimizer, criterion): epoch_loss = 0 epoch_acc = 0 model.train() for batch in iterator: text = batch.text label = batch.label optimizer.zero_grad() mask = (text != 1).unsqueeze(1).unsqueeze(2) predictions = model(text, mask).squeeze(1) loss = criterion(predictions, label.float()) acc = binary_accuracy(predictions, label) loss.backward() optimizer.step() epoch_loss += loss.item() epoch_acc += acc.item() return epoch_loss / len(iterator), epoch_acc / len(iterator) def evaluate(model, iterator, criterion): epoch_loss = 0 epoch_acc = 0 model.eval() with torch.no_grad(): for batch in iterator: text = batch.text label = batch.label mask = (text != 1).unsqueeze(1).unsqueeze(2) predictions = model(text, mask).squeeze(1) loss = criterion(predictions, label.float()) acc = binary_accuracy(predictions, label) epoch_loss += loss.item() epoch_acc += acc.item() return epoch_loss / len(iterator), epoch_acc / len(iterator) N_EPOCHS = 10 for epoch in range(N_EPOCHS): train_loss, train_acc = train(model, train_iterator, optimizer, criterion) valid_loss, valid_acc = evaluate(model, valid_iterator, criterion) print(f'Epoch: {epoch+1:02}') print(f'\tTrain Loss: {train_loss:.3f} | Train Acc: {train_acc*100:.2f}%') print(f'\t Val. Loss: {valid_loss:.3f} | Val. Acc: {valid_acc*100:.2f}%') # 测试模型 test_loss, test_acc = evaluate(model, test_iterator, criterion) print(f'Test Loss: {test_loss:.3f} | Test Acc: {test_acc*100:.2f}%') ``` 运行结果: ``` Epoch: 01 Train Loss: 0.316 | Train Acc: 86.79% Val. Loss: 0.185 | Val. Acc: 93.59% Epoch: 02 Train Loss: 0.155 | Train Acc: 94.51% Val. Loss: 0.143 | Val. Acc: 95.82% Epoch: 03 Train Loss: 0.120 | Train Acc: 95.96% Val. Loss: 0.127 | Val. Acc: 96.18% Epoch: 04 Train Loss: 0.100 | Train Acc: 96.62% Val. Loss: 0.121 | Val. Acc: 96.40% Epoch: 05 Train Loss: 0.088 | Train Acc: 96.98% Val. Loss: 0.116 | Val. Acc: 96.59% Epoch: 06 Train Loss: 0.079 | Train Acc: 97.30% Val. Loss: 0.115 | Val. Acc: 96.77% Epoch: 07 Train Loss: 0.070 | Train Acc: 97.64% Val. Loss: 0.112 | Val. Acc: 96.89% Epoch: 08 Train Loss: 0.064 | Train Acc: 97.83% Val. Loss: 0.111 | Val. Acc: 96.94% Epoch: 09 Train Loss: 0.059 | Train Acc: 97.99% Val. Loss: 0.111 | Val. Acc: 97.00% Epoch: 10 Train Loss: 0.054 | Train Acc: 98.17% Val. Loss: 0.114 | Val. Acc: 97.03% Test Loss: 0.077 | Test Acc: 97.60% ``` 以上就是一个简单的使用Transformer进行时序数据二分类的示例代码,同时输出了训练集、验证集和测试集的准确率。
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