Pytorch实战学习(五)：多分类问题

《PyTorch深度学习实践》完结合集_哔哩哔哩_bilibili

Softmax Classifer

1、二分类问题：糖尿病预测

2、多分类问题

MNIST Dataset：10个标签，图像数字（0-9）识别

①用sigmoid：输出每个类别的概率

但这种情况下，类别之间所存在的互相抑制的关系没有办法体现，当一个类别出现的概率较高时，其他类别出现的概率仍然有可能很高。

换言之，当计算输出为1的概率之后，再计算输出为2的概率时，并不是在输出为非1的条件下进行的，也就是说，所有输出的概率之和实际上是大于1的。

②用softmax：输出每个类别的概率的分布

3、softmax原理

保证两点：

※每个类别概率都>0------指数函数

※所有类别概率相加为1------求和，占比

4、Softmax Loss Function

①NLLLoss

②Torch.nn.CrossEntropyLoss()中包含了最后一层的softmax激活

③交叉熵损失（CrossEntropyLoss）和NLL损失之间的差别

5、实例：MNIST Dataset

①数据准备

transform将图像转换成图像张量（CxWxH）(通道x宽x高)，取值在[0,1]

再进行标准化

## 将图像数据转换成图像张量

transform = transforms.Compose([

    transforms.ToTensor(),

    # 标准化,均值和标准差

    transforms.Normalize((0.1307,), (0.3081,))

    ])

②模型构建

完整代码

# -*- coding: utf-8 -*-

"""

Created on Wed Aug  4 09:08:32 2021

@author: motoh

"""

import torch

## 对图像数据进行处理的包

from torchvision import transforms

from torchvision import datasets

from torch.utils.data import DataLoader

import torch.nn.functional as F

import torch.optim as optim

# prepare dataset

batch_size = 64

## 将图像数据转换成图像张量

# 标准化,均值和标准差

transform = transforms.Compose([transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.1307,), (0.3081,))]) 

train_dataset = datasets.MNIST(root='../dataset/mnist/', train=True, download=True, transform=transform)

train_loader = DataLoader(train_dataset, shuffle=True, batch_size=batch_size)

test_dataset = datasets.MNIST(root='../dataset/mnist/', train=False, download=True, transform=transform)

test_loader = DataLoader(test_dataset, shuffle=False, batch_size=batch_size)

# design model using class

class Net(torch.nn.Module):

    def __init__(self):

        super(Net, self).__init__()

        self.l1 = torch.nn.Linear(784, 512)

        self.l2 = torch.nn.Linear(512, 256)

        self.l3 = torch.nn.Linear(256, 128)

        self.l4 = torch.nn.Linear(128, 64)

        self.l5 = torch.nn.Linear(64, 10)

    def forward(self, x):

        #变成矩阵 -1其实就是自动获取mini_batch，784是1*28*28，图片的像素数量

        x = x.view(-1, 784)

        x = F.relu(self.l1(x))

        x = F.relu(self.l2(x))

        x = F.relu(self.l3(x))

        x = F.relu(self.l4(x))

        # 最后一层不做激活，不进行非线性变换

        return self.l5(x)  

model = Net()

# construct loss and optimizer

criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss()

optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.5)

# training cycle forward, backward, update

def train(epoch):

    running_loss = 0.0

    for batch_idx, data in enumerate(train_loader, 0):

        # 获得一个批次的数据和标签

        inputs, target = data

        optimizer.zero_grad()

        # 获得模型预测结果(64, 10)

        outputs = model(inputs)

        # 交叉熵代价函数outputs(64,10),target（64）

        loss = criterion(outputs, target)

        loss.backward()

        optimizer.step()

        running_loss += loss.item()

        if batch_idx % 300 == 299:

            print('[%d, %5d] loss: %.3f' % (epoch+1, batch_idx+1, running_loss/300))

            running_loss = 0.0

def test():

    correct = 0

    total = 0

    ## 不计算梯度

    with torch.no_grad():

        for data in test_loader:

            images, labels = data

            outputs = model(images)

            # dim = 1 列是第0个维度，行是第1个维度，## 每一行最大值的下标

            _, predicted = torch.max(outputs.data, dim=1)

            total += labels.size(0)

            correct += (predicted == labels).sum().item() # 张量之间的比较运算

    print('accuracy on test set: %d %% ' % (100*correct/total))

if __name__ == '__main__':

    for epoch in range(10):

        train(epoch)

        test()

运行结果

巴特西

Pytorch实战学习(五)：多分类问题

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