【代码pycharm】动手学深度学习v2-08 线性回归 + 基础优化算法

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线性回归的从零开始实现

python 复制代码
import random
import torch
from d2l import torch as d2l

# 人造数据集
def synthetic_data(w,b,num_examples):
    X=torch.normal(0,1,(num_examples,len(w)))
    y=torch.matmul(X,w)+b
    y+=torch.normal(0,0.01,y.shape) # 加入噪声
    return X,y.reshape(-1,1) # y从行向量转为列向量
true_w=torch.tensor([2,-3.4])
true_b=4.2
features,labels=synthetic_data(true_w,true_b,1000)

print('features:',features[0],'\nlabels:',labels[0])

#绘图展示
d2l.set_figsize()
d2l.plt.scatter(features[:,1].detach().numpy(),
                labels.detach().numpy(),1);
d2l.plt.show()
# 读数据集
def data_iter(batch_size,features,labels):
    num_examples=len(features) #看一下有多少个样本
    indices=list(range(num_examples))# 生成0-999的元组,然后将range()返回的可迭代对象转为一个列表
    random.shuffle(indices)# 将序列的所有元素随机排序(打乱下标)
    for i in range(0,num_examples,batch_size): #从0到最后,每次取batch_size个大小
        batch_indices=torch.tensor(indices[i:min(i+batch_size,num_examples)]) #超出样本个数没有拿满的话取最小值
        yield features[batch_indices],labels[batch_indices]

batch_size=10
for X,y in data_iter(batch_size,features,labels):#给一些样本标号,每一次随机从里面选取b个样本返回
    print(X,'\n',y)
    break


#定义初始化模型参数
w=torch.normal(0,0.01,size=(2,1),requires_grad=True)
b=torch.zeros(1,requires_grad=True)
#定义模型
def linreg(X,w,b):
    return torch.matmul(X,w)+b

#定义损失函数
def squared_loss(y_hat,y): #均方损失
    return (y_hat-y.reshape(y_hat.shape))**2/2
#定义优化算法
def sgd(params,lr,batch_size):
    with torch.no_grad():
        for param in params:
            param-=lr*param.grad/batch_size
            param.grad.zero_()

#训练过程
lr=0.03
num_epochs=3
net=linreg
loss=squared_loss
for epoch in range(num_epochs):
    for X,y in data_iter(batch_size,features,labels):
        l=loss(net(X,w,b),y)
        l.sum().backward()
        sgd([w,b],lr,batch_size)
    with torch.no_grad():
        train_l=loss(net(features,w,b),labels)
        print(f'epoch{epoch+1},loss{float(train_l.mean()):f}')

#比较真实参数和训练得来的参数评估训练的成功程度
print(f'w的估计误差:{true_w-w.reshape(true_w.shape)}')
print(f'b的估计误差:{true_b-b}')

运行结果

线性回归的简洁实现

python 复制代码
import random
import numpy as np
import torch
from torch.utils import data
from d2l import torch as d2l
from torch import nn
#使用框架生成数据集
true_w=torch.tensor([2,-3.4])
true_b=4.2
features,labels=d2l.synthetic_data(true_w,true_b,1000)
#使用框架现有的API读取数据
def load_array(data_arrays,batch_size,is_train=True):
    dataset=data.TensorDataset(*data_arrays)
    return data.DataLoader(dataset,batch_size,shuffle=is_train)
batch_size=10
data_iter=load_array((features,labels),batch_size)
print(next(iter(data_iter)))
# 模型的定义
#使用框架预定义好的层
net=nn.Sequential(nn.Linear(2,1))
# 初始化模型参数
net[0].weight.data.normal_(0,0.01)
net[0].bias.data.fill_(0)
loss=nn.MSELoss()
trainer=torch.optim.SGD(net.parameters(),lr=0.03)
#训练
num_epochs=3
for epoch in range(num_epochs):
    for X,y in data_iter:
        l=loss(net(X),y)
        trainer.zero_grad()
        l.backward()
        trainer.step()
    l=loss(net(features),labels)
    print(f'epoch{epoch+1},loss{l:f}')
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