神经网络模型底层原理与实现10-softmax的实现

import torch

from IPython import display

from d2l import torch as d2l

batch_size=256

#定义训练和验证数据集

train_iter,test_iter=d2l.load_data_fashion_mnist(batch_size)

#参数初始化,把输入图片看成长度784的向量,这个数据集有十个类别,输出为10

num_inputs=784

num_outputs=10

w=torch.normal(0,0.01,size=(num_inputs,num_outputs),requires_grad=True)

b=torch.zeros(num_outputs,requires_grad=True)

#实现softmax函数

def softmax(X):

X_exp=torch.exp(X)

partition=X_exp.sum(1,keepdim=True)#保持输出维度,使它还是一个矩阵,0是按列求和,1是按行求和

#实现softmax回归模型

def net(X):

return softmax(torch.matmul(X.reshape(-1,w.shape[0]),w)+b)#matmul是矩阵乘法

#实现交叉熵损失函数

def cross_entropy(y_hat,y):#公式是-y*log(y_hat)

return -torch.log(y_hat[range(len(y_hat)),y])#log是以e为底的对数,根据前面推的公式,【】内是取出对应元素值

#将预测类别与真实类别比较,这里开始进入测试部分

def accuracy(y_hat,y):

if len(y_hat.shape)>1 and y_hat.shape[1]>1:

y_hat=y_hat.argmax(axis=1)#选出每行中最大的,也就是分类的类别

cmp=y_hat.type(y.dtype)==y

return float(cmp.type(y.dtype).sum())

#按照accuracy的思路,可以写出模型结果准确率计算函数,分子分母不断累加正确的个数和总的个数

def evaluate_accuracy(data_iter, net):

acc_sum, n = 0.0, 0

for X, y in data_iter:

acc_sum += (net(X).argmax(dim=1) == y).float().sum().item()#item将tensor类型转为数据类型

n += y.shape[0]

return acc_sum / n

#softmax训练过程

def train_ch3(net, train_iter, test_iter, loss, num_epochs,batch_size,params=None, lr=None, optimizer=None):#num_epochs训练次数,lr学习率

for epoch in range(num_epochs):

train_l_sum, train_acc_sum, n = 0.0, 0.0, 0

for X, y in train_iter:

y_hat = net(X)#进入网络

l = loss(y_hat, y).sum()#求损失

梯度清零

if optimizer is not None:

optimizer.zero_grad()

elif params is not None and params[0].grad is not None:

for param in params:

param.grad.data.zero_()

l.backward()#反向传播

if optimizer is None:

d2l.sgd(params, lr, batch_size)

else:

optimizer.step()

train_l_sum += l.item()

train_acc_sum += (y_hat.argmax(dim=1) ==y).sum().item()

n += y.shape[0]

test_acc = evaluate_accuracy(test_iter, net)

print('epoch %d, loss %.4f, train acc %.3f, test acc %.3f'% (epoch + 1, train_l_sum / n, train_acc_sum / n,test_acc))

总结一下:写一个深度学习算法的底层就是写它的模型、损失函数和评价函数

最终输出的结果:
epoch 1, loss 0.7878, train acc 0.749, test acc 0.794
epoch 2, loss 0.5702, train acc 0.814, test acc 0.813
epoch 3, loss 0.5252, train acc 0.827, test acc 0.819
epoch 4, loss 0.5010, train acc 0.833, test acc 0.824
epoch 5, loss 0.4858, train acc 0.836, test acc 0.815

相关推荐
飞Link36 分钟前
梯度下降的优化算法中,动量算法和指数加权平均的区别对比
人工智能·深度学习·算法
1941s38 分钟前
02-LangChain 框架入门:模型抽象与 Prompt 模板
人工智能·langchain·prompt
猫咪老师199544 分钟前
Claude Code从零开始不敲代码使用若依java框架开发-第1节部署篇
人工智能·claude code
冬奇Lab1 小时前
OpenClaw 实战:SKILL安装极简指南,让你的 Agent 真正干活
人工智能·aigc
泥壳AI1 小时前
[特殊字符] OpenClaw + 飞书集成超详细教程
人工智能·python·深度学习·阿里云·飞书
查无此人byebye1 小时前
【保姆级教程】从零实现模块化Transformer对话生成模型(PyTorch完整代码)
pytorch·深度学习·transformer
xifangge20251 小时前
2026最新教程:Windows 10 部署 OpenClaw 智能体 附带一键修复环境脚本+ 豆包 API
人工智能
尘觉1 小时前
OpenClaw 入门:本地 AI 助手架构、功能与使用场景说明(2026-3月最新版)
人工智能·架构·openclaw
weixin_446260851 小时前
win11本地部署openclaw实操第9集-配置 OpenClaw 连接本地模型参数
人工智能