pytorch-RNN进行回归曲线预测方式

Python  /  管理员 发布于 5年前   363

任务

通过输入的sin曲线与预测出对应的cos曲线

#初始加载包 和定义参数import torchfrom torch import nnimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt torch.manual_seed(1) #为了可复现 #超参数设定TIME_SETP=10INPUT_SIZE=1LR=0.02DOWNLoad_MNIST=True

定义RNN网络结构

from torch.autograd import Variableclass RNN(nn.Module):  def __init__(self):    #在这个函数中，两步走，先init,再逐步定义层结构    super(RNN,self).__init__()        self.rnn=nn.RNN(  #定义32隐层的rnn结构     input_size=1,       hidden_size=32, #隐层有32个记忆体     num_layers=1,   #隐层层数是1     batch_first=True     )        self.out=nn.Linear(32,1) #32个记忆体对应一个输出    def forward(self,x,h_state):    #前向过程，获取 rnn网络输出r_put(注意这里r_out并不是最后输出，最后要经过全连接层) 和 记忆体情况h_state    r_out,h_state=self.rnn(x,h_state)        outs=[]#获取所有时间点下得到的预测值    for time_step in range(r_out.size(1)): #将记忆rnn层的输出传到全连接层来得到最终输出。 这样每个输入对应一个输出，所以会有长度为10的输出      outs.append(self.out(r_out[:,time_step,:]))    return torch.stack(outs,dim=1),h_state #将10个数 通过stack方式压缩在一起 rnn=RNN()print('RNN的网络体系结构为：',rnn)

创建数据集及网络训练

以sin曲线为特征，以cos曲线为标签进行网络的训练

#定义优化器和 损失函数optimizer=torch.optim.Adam(rnn.parameters(),lr=LR)loss_fun=nn.MSELoss()h_state=None #记录的隐藏层状态，记住这就是记忆体，初始时候为空，之后每次后面的都会使用到前面的记忆，自动生成全0的       #这样加入记忆信息后，每次都会在之前的记忆矩阵基础上再进行新的训练，初始是全0的形式。#启动训练，这里假定训练的批次为100次  plt.ion() #可以设定持续不断的绘图，但是在这里看还是间断的，这是jupyter的问题for step in range(100):  #我们以一个π为一个时间步  定义数据，  start,end=step*np.pi,(step+1)*np.pi    steps=np.linspace(start,end,10,dtype=np.float32) #注意这里的10并不是间隔为10，而是将数按范围分成10等分了    x_np=np.sin(steps)  y_np=np.cos(steps)  #将numpy类型转成torch类型  *****当需要 求梯度时，一个 op 的两个输入都必须是要 Variable，输入的一定要variable包下  x=Variable(torch.from_numpy(x_np[np.newaxis,:,np.newaxis]))#增加两个维度，是三维的数据。  y=Variable(torch.from_numpy(y_np[np.newaxis,:,np.newaxis]))    #将每个时间步上的10个值 输入到rnn获得结果   这里rnn会自动执行forward前向过程. 这里输入时10个，输出也是10个，传递的是一个长度为32的记忆体  predition,h_state=rnn(x,h_state)    #更新新的中间状态  h_state=Variable(h_state.data)  #擦，这点一定要从新包装  loss=loss_fun(predition,y)  #print('loss:',loss)  optimizer.zero_grad()  loss.backward()  optimizer.step()      # plotting  画图，这里先平展了 flatten，这样就是得到一个数组，更加直接    plt.plot(steps, y_np.flatten(), 'r-')  plt.plot(steps, predition.data.numpy().flatten(), 'b-')  #plt.draw();   plt.pause(0.05) plt.ioff() #关闭交互模式plt.show()

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