开源 企业版 高校版 私有云 模力方舟 AI 队友
代码拉取完成,页面将自动刷新
加入 Gitee
与超过 1400万 开发者一起发现、参与优秀开源项目,私有仓库也完全免费 :)
免费加入
已有帐号? 立即登录
文件
master
分支 (1)
master
该仓库未声明开源许可证文件(LICENSE),使用请关注具体项目描述及其代码上游依赖。
项目仓库所选许可证以仓库主分支所使用许可证为准
master
分支 (1)
master
克隆/下载
克隆/下载
提示
下载代码请复制以下命令到终端执行
为确保你提交的代码身份被 Gitee 正确识别,请执行以下命令完成配置
初次使用 SSH 协议进行代码克隆、推送等操作时,需按下述提示完成 SSH 配置
1 生成 RSA 密钥
2 获取 RSA 公钥内容,并配置到 SSH公钥
在 Gitee 上使用 SVN,请访问 使用指南
使用 HTTPS 协议时,命令行会出现如下账号密码验证步骤。基于安全考虑,Gitee 建议 配置并使用私人令牌 替代登录密码进行克隆、推送等操作
Username for 'https://gitee.com': userName
Password for 'https://userName@gitee.com': # 私人令牌
master
分支 (1)
master
chapter6.py 12.04 KB
一键复制 编辑 原始数据 按行查看 历史
天高云淡 提交于 2024年01月08日 21:29 +08:00 . 初始化
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411
from abc import ABC, abstractmethod
import numpy as np
import time
import re
import inspect
from collections import OrderedDict
import sys
sys.path.append('../')
from method.optimizer import OptimizerInitializer
from method.weight import WeightInitializer
from method.activation import ActivationInitializer
def sigmoid(x):
return 1 / (1 + np.exp(-x))
def softmax(x):
e_x = np.exp(x - np.max(x, axis=-1, keepdims=True))
return e_x / e_x.sum(axis=-1, keepdims=True)
class LayerBase(ABC):
def __init__(self, optimizer="sgd"):
self.X = [] # 网络层输入
self.gradients = {} # 网络层待梯度更新变量
self.params = {} # 网络层参数变量
self.acti_fn = None # 网络层激活函数
self.optimizer = OptimizerInitializer(optimizer)() # 网络层优化方法
@abstractmethod
def _init_params(self, **kwargs):
"""
函数作用:初始化参数
"""
raise NotImplementedError
@abstractmethod
def forward(self, X, **kwargs):
"""
函数作用:前向传播
"""
raise NotImplementedError
@abstractmethod
def backward(self, out, **kwargs):
"""
函数作用:反向传播
"""
raise NotImplementedError
def flush_gradients(self):
"""
函数作用:重置更新参数列表
"""
self.X = []
for k, v in self.gradients.items():
self.gradients[k] = np.zeros_like(v)
for k, v in self.derived_variables.items():
self.derived_variables[k] = []
def update(self):
"""
函数作用:更新参数
"""
for k, v in self.gradients.items():
if k in self.params:
self.params[k] = self.optimizer(self.params[k], v, k)
class FullyConnected(LayerBase):
"""
定义全连接层,实现 a=g(x*W+b),前向传播输入x,返回a;反向传播输入
"""
def __init__(self, n_out, acti_fn, init_w, optimizer=None):
"""
参数说明:
acti_fn:激活函数, str型
init_w:权重初始化方法, str型
n_out:隐藏层输出维数
optimizer:优化方法
"""
super().__init__(optimizer)
self.n_in = None # 隐藏层输入维数, int型
self.n_out = n_out # 隐藏层输出维数, int型
self.acti_fn = ActivationInitializer(acti_fn)()
self.init_w = init_w
self.init_weights = WeightInitializer(mode=init_w)
self.is_initialized = False # 是否初始化, bool型变量
def _init_params(self):
b = np.zeros((1, self.n_out))
W = self.init_weights((self.n_in, self.n_out))
self.params = {"W": W, "b": b}
self.gradients = {"W": np.zeros_like(W), "b": np.zeros_like(b)}
self.derived_variables = {"Z": []}
self.is_initialized = True
def forward(self, X, retain_derived=True):
"""
全连接网络的前向传播,原理见上文 反向传播算法 部分。
参数说明:
X:输入数组,为(n_samples, n_in),float型
retain_derived:是否保留中间变量,以便反向传播时再次使用,bool型
"""
if not self.is_initialized: # 如果参数未初始化,先初始化参数
self.n_in = X.shape[1]
self._init_params()
W = self.params["W"]
b = self.params["b"]
z = X @ W + b
a = self.acti_fn.forward(z)
if retain_derived:
self.X.append(X)
return a
def backward(self, dLda, retain_grads=True):
"""
全连接网络的反向传播,原理见上文 反向传播算法 部分。
参数说明:
dLda:关于损失的梯度,为(n_samples, n_out),float型
retain_grads:是否计算中间变量的参数梯度,bool型
"""
if not isinstance(dLda, list):
dLda = [dLda]
dX = []
X = self.X
for da, x in zip(dLda, X):
dx, dw, db = self._bwd(da, x)
dX.append(dx)
if retain_grads:
self.gradients["W"] += dw
self.gradients["b"] += db
return dX[0] if len(X) == 1 else dX
def _bwd(self, dLda, X):
W = self.params["W"]
b = self.params["b"]
Z = X @ W + b
dZ = dLda * self.acti_fn.grad(Z)
dX = dZ @ W.T
dW = X.T @ dZ
db = dZ.sum(axis=0, keepdims=True)
return dX, dW, db
@property
def hyperparams(self):
return {
"layer": "FullyConnected",
"init_w": self.init_w,
"n_in": self.n_in,
"n_out": self.n_out,
"acti_fn": str(self.acti_fn),
"optimizer": {
"hyperparams": self.optimizer.hyperparams,
},
"components": {
k: v for k, v in self.params.items()
}
}
class ObjectiveBase(ABC):
def __init__(self):
super().__init__()
@abstractmethod
def loss(self, y_true, y_pred):
"""
函数作用:计算损失
"""
raise NotImplementedError
@abstractmethod
def grad(self, y_true, y_pred, **kwargs):
"""
函数作用:计算代价函数的梯度
"""
raise NotImplementedError
class SquaredError(ObjectiveBase):
"""
二次代价函数。
"""
def __init__(self):
super().__init__()
def __call__(self, y_true, y_pred):
return self.loss(y_true, y_pred)
def __str__(self):
return "SquaredError"
@staticmethod
def loss(y_true, y_pred):
"""
参数说明:
y_true:训练的 n 个样本的真实值, 形状为(n,m)数组;
y_pred:训练的 n 个样本的预测值, 形状为(n,m)数组;
"""
(n, _) = y_true.shape
return 0.5 * np.linalg.norm(y_pred - y_true) ** 2 / n
@staticmethod
def grad(y_true, y_pred, z, acti_fn):
(n, _) = y_true.shape
return (y_pred - y_true) * acti_fn.grad(z) / n
class CrossEntropy(ObjectiveBase):
"""
交叉熵代价函数。
"""
def __init__(self):
super().__init__()
def __call__(self, y_true, y_pred):
return self.loss(y_true, y_pred)
def __str__(self):
return "CrossEntropy"
@staticmethod
def loss(y_true, y_pred):
"""
参数说明:
y_true:训练的 n 个样本的真实值, 要求形状为(n,m)二进制(每个样本均为 one-hot 编码);
y_pred:训练的 n 个样本的预测值, 形状为(n,m);
"""
(n, _) = y_true.shape
eps = np.finfo(float).eps # 防止 np.log(0)
cross_entropy = -np.sum(y_true * np.log(y_pred + eps)) / n
return cross_entropy
@staticmethod
def grad(y_true, y_pred):
(n, _) = y_true.shape
grad = (y_pred - y_true) / n
return grad
def minibatch(X, batchsize=256, shuffle=True):
"""
函数作用:将数据集分割成 batch, 基于 mini batch 训练。
"""
N = X.shape[0]
idx = np.arange(N)
n_batches = int(np.ceil(N / batchsize))
if shuffle:
np.random.shuffle(idx)
def mb_generator():
for i in range(n_batches):
yield idx[i * batchsize : (i + 1) * batchsize]
return mb_generator(), n_batches
class DFN(object):
def __init__(
self,
hidden_dims_1=None,
hidden_dims_2=None,
optimizer="sgd(lr=0.01)",
init_w="std_normal",
loss=CrossEntropy()
):
self.optimizer = optimizer
self.init_w = init_w
self.loss = loss
self.hidden_dims_1 = hidden_dims_1
self.hidden_dims_2 = hidden_dims_2
self.is_initialized = False
def _set_params(self):
"""
函数作用:模型初始化
FC1 -> Sigmoid -> FC2 -> Softmax
"""
self.layers = OrderedDict()
self.layers["FC1"] = FullyConnected(
n_out=self.hidden_dims_1,
acti_fn="sigmoid",
init_w=self.init_w,
optimizer=self.optimizer
)
self.layers["FC2"] = FullyConnected(
n_out=self.hidden_dims_2,
acti_fn="affine(slope=1, intercept=0)",
init_w=self.init_w,
optimizer=self.optimizer
)
self.is_initialized = True
def forward(self, X_train):
Xs = {}
out = X_train
for k, v in self.layers.items():
Xs[k] = out
out = v.forward(out)
return out, Xs
def backward(self, grad):
dXs = {}
out = grad
for k, v in reversed(list(self.layers.items())):
dXs[k] = out
out = v.backward(out)
return out, dXs
def update(self):
"""
函数作用:梯度更新
"""
for k, v in reversed(list(self.layers.items())):
v.update()
self.flush_gradients()
def flush_gradients(self, curr_loss=None):
"""
函数作用:更新后重置梯度
"""
for k, v in self.layers.items():
v.flush_gradients()
def fit(self, X_train, y_train, n_epochs=20, batch_size=64, verbose=False, epo_verbose=True):
"""
参数说明:
X_train:训练数据
y_train:训练数据标签
n_epochs:epoch 次数
batch_size:每次 epoch 的 batch size
verbose:是否每个 batch 输出损失
epo_verbose:是否每个 epoch 输出损失
"""
self.verbose = verbose
self.n_epochs = n_epochs
self.batch_size = batch_size
if not self.is_initialized:
self.n_features = X_train.shape[1]
self._set_params()
prev_loss = np.inf
for i in range(n_epochs):
loss, epoch_start = 0.0, time.time()
batch_generator, n_batch = minibatch(X_train, self.batch_size, shuffle=True)
for j, batch_idx in enumerate(batch_generator):
batch_len, batch_start = len(batch_idx), time.time()
X_batch, y_batch = X_train[batch_idx], y_train[batch_idx]
out, _ = self.forward(X_batch)
y_pred_batch = softmax(out)
batch_loss = self.loss(y_batch, y_pred_batch)
grad = self.loss.grad(y_batch, y_pred_batch)
_, _ = self.backward(grad)
self.update()
loss += batch_loss
if self.verbose:
fstr = "\t[Batch {}/{}] Train loss: {:.3f} ({:.1f}s/batch)"
print(fstr.format(j + 1, n_batch, batch_loss, time.time() - batch_start))
loss /= n_batch
if epo_verbose:
fstr = "[Epoch {}] Avg. loss: {:.3f} Delta: {:.3f} ({:.2f}m/epoch)"
print(fstr.format(i + 1, loss, prev_loss - loss, (time.time() - epoch_start) / 60.0))
prev_loss = loss
def evaluate(self, X_test, y_test, batch_size=128):
acc = 0.0
batch_generator, n_batch = minibatch(X_test, batch_size, shuffle=True)
for j, batch_idx in enumerate(batch_generator):
batch_len, batch_start = len(batch_idx), time.time()
X_batch, y_batch = X_test[batch_idx], y_test[batch_idx]
y_pred_batch, _ = self.forward(X_batch)
y_pred_batch = np.argmax(y_pred_batch, axis=1)
y_batch = np.argmax(y_batch, axis=1)
acc += np.sum(y_pred_batch == y_batch)
return acc / X_test.shape[0]
@property
def hyperparams(self):
return {
"init_w": self.init_w,
"loss": str(self.loss),
"optimizer": self.optimizer,
"hidden_dims_1": self.hidden_dims_1,
"hidden_dims_2": self.hidden_dims_2,
"components": {k: v.params for k, v in self.layers.items()}
}
Loading...
举报
举报成功
我们将于2个工作日内通过站内信反馈结果给你!
请认真填写举报原因,尽可能描述详细。
请选择举报类型
取消
发送
误判申诉

此处可能存在不合适展示的内容,页面不予展示。您可通过相关编辑功能自查并修改。

如您确认内容无涉及 不当用语 / 纯广告导流 / 暴力 / 低俗色情 / 侵权 / 盗版 / 虚假 / 无价值内容或违法国家有关法律法规的内容,可点击提交进行申诉,我们将尽快为您处理。

取消
提交

发行版

暂无发行版

贡献者

全部

近期动态

不能加载更多了
编辑仓库简介
简介内容
主页
马建仓 AI 助手
尝试更多
代码解读
代码找茬
代码优化
1
https://gitee.com/linux2014/48_python_study.git
git@gitee.com:linux2014/48_python_study.git
linux2014
48_python_study
48_python_study
master
点此查找更多帮助

搜索帮助

评论
仓库举报
回到顶部
登录提示
该操作需登录 Gitee 帐号,请先登录后再操作。
立即登录
没有帐号,去注册

AltStyle によって変換されたページ (->オリジナル) /