pytorch实现LSTM训练模型,使用NSS-KDD数据集

时间: 2023-12-09 13:07:01 浏览: 185
首先,我们需要加载NSS-KDD数据集。可以从以下链接下载数据集:http://www.unb.ca/cic/datasets/nsl.html 在代码中,我们使用pandas库来读取csv文件,并将标签转换为数字。我们还需要使用sklearn库中的train_test_split函数来将数据集分为训练集和测试集。 ```python import pandas as pd from sklearn.model_selection import train_test_split # 加载数据集 df = pd.read_csv('KDDTrain+.csv') # 将标签转换为数字 df['label'] = df['label'].map({'normal': 0, 'neptune': 1, 'warezclient': 2, 'ipsweep': 3, 'portsweep': 4, 'teardrop': 5, 'nmap': 6, 'satan': 7, 'smurf': 8, 'pod': 9, 'back': 10, 'guess_passwd': 11, 'ftp_write': 12, 'multihop': 13, 'rootkit': 14, 'buffer_overflow': 15, 'imap': 16, 'warezmaster': 17, 'phf': 18, 'land': 19, 'loadmodule': 20, 'spy': 21, 'perl': 22, 'saint': 23, 'mscan': 24, 'apache2': 25, 'snmpgetattack': 26, 'processtable': 27, 'httptunnel': 28, 'ps': 29, 'snmpguess': 30, 'mailbomb': 31, 'named': 32, 'sendmail': 33, 'xterm': 34, 'worm': 35, 'xlock': 36, 'xsnoop': 37, 'sqlattack': 38}) # 分割数据集为训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(df.drop('label', axis=1), df['label'], test_size=0.2) ``` 接下来,我们需要对数据进行预处理。我们使用sklearn的StandardScaler函数对数据进行标准化。此外,我们还需要将数据转换为PyTorch张量。 ```python import torch from sklearn.preprocessing import StandardScaler # 对数据进行标准化 scaler = StandardScaler() X_train = scaler.fit_transform(X_train) X_test = scaler.transform(X_test) # 将数据转换为PyTorch张量 X_train = torch.tensor(X_train).float() X_test = torch.tensor(X_test).float() y_train = torch.tensor(y_train.values) y_test = torch.tensor(y_test.values) ``` 现在,我们可以构建LSTM模型。在这个例子中,我们使用两层LSTM和一个全连接层。我们还需要定义一个损失函数和一个优化器。 ```python import torch.nn as nn import torch.optim as optim # 定义LSTM模型 class LSTM(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, num_classes): super(LSTM, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(hidden_size, num_classes) 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.lstm(x, (h0, c0)) out = self.fc(out[:, -1, :]) return out # 定义模型参数 input_size = X_train.shape[1] hidden_size = 128 num_layers = 2 num_classes = 39 learning_rate = 0.001 # 定义模型、损失函数和优化器 model = LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, num_classes).to(device) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) ``` 现在,我们可以开始训练模型。我们需要将数据分批次传递给模型,并在每个批次之后更新模型的权重。 ```python # 训练模型 num_epochs = 10 batch_size = 64 for epoch in range(num_epochs): for i in range(0, len(X_train), batch_size): inputs = X_train[i:i+batch_size].to(device) targets = y_train[i:i+batch_size].to(device) # 前向传播 outputs = model(inputs) # 计算损失 loss = criterion(outputs, targets) # 反向传播和优化 optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() # 每个epoch打印损失 print(f'Epoch {epoch+1}/{num_epochs}, Loss: {loss.item():.4f}') ``` 最后,我们可以使用测试集评估模型的性能。 ```python # 评估模型 with torch.no_grad(): correct = 0 total = 0 for i in range(0, len(X_test), batch_size): inputs = X_test[i:i+batch_size].to(device) targets = y_test[i:i+batch_size].to(device) # 前向传播 outputs = model(inputs) # 预测类别 _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += targets.size(0) correct += (predicted == targets).sum().item() print(f'Test Accuracy: {100 * correct / total:.2f}%') ``` 完整代码如下:
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