001.从0开始实现线性回归(pytorch)

000动手从0实现线性回归

0. 背景介绍

我们构造一个简单的人工训练数据集,它可以使我们能够直观比较学到的参数和真实的模型参数的区别。

设训练数据集样本数为1000,输入个数(特征数)为2。给定随机生成的批量样本特征 X∈R1000×2

X∈R 1000×2 ,我们使用线性回归模型真实权重 w=[2,−3.4]⊤ 和偏差 b=4.2以及一个随机噪声项 ϵϵ 来生成标签

python 复制代码
# 需要导入的包
import numpy as np
import torch
import random
from d2l import torch as d2l
from IPython import display
from matplotlib import pyplot as plt

1. 生成数据集合(待拟合)

使用python生成待拟合的数据

python 复制代码
num_input = 2
num_example = 1000
w_true = [2,-3.4]
b_true = 4.2
features = torch.randn(num_example,num_input)
print('features.shape = '+ str(features.shape) )
labels =  w_true[0] * features[:,0] + w_true[1] * features[:,1] + b_true
labels += torch.tensor(np.random.normal(0,0.01 , size = labels.size() ),dtype = torch.float32)
print(features[0],labels[0])

2.数据的分批量处理

python 复制代码
def data_iter(batch_size, features, labels):
    num_example = len(labels)
    indices = list(range(num_example))
    random.shuffle(indices)
    for i in range(0, num_example, batch_size):
        j = torch.tensor( indices[i:min(i+ batch_size,num_example)])
        yield features.index_select(0,j) ,labels.index_select(0,j)

3. 模型构建及训练

3.1 定义模型:

python 复制代码
def linreg(X, w, b):
    return torch.mm(X,w)+b

3.2 定义损失函数

python 复制代码
def square_loss(y, y_hat):
    return (y_hat - y.view(y_hat.size()))**2/2

3.3 定义优化算法

python 复制代码
def sgd(params , lr ,batch_size):
    for param in params:
        param.data  -= lr * param.grad / batch_size

3.4 模型训练

python 复制代码
# 设置超参数
lr = 0.03
num_epochs =5
net = linreg
loss = square_loss
batch_size = 10
for epoch in range(num_epochs):
    for X,y in data_iter(batch_size= batch_size,features=features,labels= labels):
        l = loss(net(X,w,b),y).sum()
        l.backward()
        sgd([w,b],lr,batch_size=batch_size)
        #梯度清零避免梯度累加
        w.grad.data.zero_()
        b.grad.data.zero_()
    train_l = loss(net(features,w,b),labels)
    print('epoch %d, loss %f' %(epoch +1 ,train_l.mean().item()))

epoch 1, loss 0.032550

epoch 2, loss 0.000133

epoch 3, loss 0.000053

epoch 4, loss 0.000053

epoch 5, loss 0.000053


基于pytorch的线性模型的实现

  1. 相关数据和初始化与上面构建相同
  2. 定义模型
python 复制代码
import torch
from torch import nn
class LinearNet(nn.Module):
    def __init__(self, n_feature):
        # 调用父类的初始化
        super(LinearNet,self).__init__()
        # Linear(输入特征数,输出特征的数量,是否含有偏置项)
        self.linera = nn.Linear(n_feature,1)

    def forward(self,x):
        y = self.linera(x)
        return y
#打印模型的结构:
net = LinearNet(num_input)
print(net) 
# LinearNet( (linera): Linear(in_features=2, out_features=1, bias=True)
)
  1. 初始化模型的参数
python 复制代码
from torch.nn import init
init.normal_(net.linera.weight,mean=0,std= 0.1)
init.constant_(net.linera.bias ,val=0)
  1. 定义损失函数

    loss = nn.MSELoss()

5.定义优化算法

python 复制代码
import torch.optim as optim
optimizer =  optim.SGD(net.parameters(),lr = 0.03)
print(optimizer)
  1. 训练模型:
python 复制代码
num_epochs = 3
for epoch in range(1,num_epochs+1):
    for X,y in data_iter(batch_size= batch_size,features=features,labels= labels):
        output= net(X)
        l = loss(output,y.view(-1,1))
        optimizer.zero_grad()
        l.backward()
        optimizer.step()
    print('epoch %d ,loss: %f' %(epoch,l.item()) )

epoch 1 ,loss: 0.000159

epoch 2 ,loss: 0.000089

epoch 3 ,loss: 0.000066

相关推荐
jake don5 小时前
AI 深度学习路线
人工智能·深度学习
bst@微胖子6 小时前
LlamaIndex之核心概念及部署以及入门案例
pytorch·深度学习·机器学习
心态与习惯8 小时前
深度学习中的 seq2seq 模型
人工智能·深度学习·seq2seq
AI即插即用9 小时前
即插即用系列 | CVPR 2025 AmbiSSL:首个注释模糊感知的半监督医学图像分割框架
图像处理·人工智能·深度学习·计算机视觉·视觉检测
绝不原创的飞龙10 小时前
K 最近邻回归器,解释:带代码示例的视觉指南
人工智能·数据挖掘·回归
Coding茶水间11 小时前
基于深度学习的交通标志检测系统演示与介绍(YOLOv12/v11/v8/v5模型+Pyqt5界面+训练代码+数据集)
开发语言·人工智能·深度学习·yolo·目标检测·机器学习
飞Link11 小时前
【论文笔记】《Deep Learning for Time Series Anomaly Detection: A Survey》
rnn·深度学习·神经网络·cnn·transformer
Takoony12 小时前
深度学习多卡训练必须使用偶数张GPU吗?原理深度解析
人工智能·深度学习
雍凉明月夜12 小时前
⭐深度学习之目标检测yolo算法Ⅳ-YOLOv5(2)
深度学习·yolo·目标检测
Cigaretter712 小时前
Day 51 神经网络调参指南
人工智能·深度学习·神经网络