简单实现线性回归模型

Posted 2022-12-07 tacit-lxs

简单实现线性回归模型

%matplotlib inline
import torch
from IPython import display
from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np
import random
num_inputs = 2 # 特征个数
num_examples = 1000 # 样本个数
true_w = [2, -3.4] # 真实模型的参数权重
true_b = 4.2 # 真实模型的偏差
features = torch.from_numpy(np.random.normal(0, 1, (num_examples,num_inputs))) # 特征张量
labels = true_w[0] * features[:, 0] + true_w[1] * features[:, 1] + true_b # 真实值(标签)
labels += torch.from_numpy(np.random.normal(0, 0.01,size=labels.size())) # 真实值加上均值为0，标准差为0.01的噪声生成标签

def use_svg_display():
 # ⽤⽮量图显示
    display.set_matplotlib_formats('svg')
def set_figsize(figsize=(3.5, 2.5)):
    use_svg_display()
 # 设置图的尺⼨
    plt.rcParams['figure.figsize'] = figsize
set_figsize()
plt.scatter(features[:,1].numpy(),labels[:].numpy(),1)

# 它每次返回batch_size（批量大小）个随机样本的特征和标签。
def data_iter(batch_size, features, labels):
    num_examples = len(features)
    indices = list(range(num_examples))
    random.shuffle(indices) # 样本的读取顺序是随机的
    for i in range(0, num_examples, batch_size):
        j = torch.LongTensor(indices[i: min(i + batch_size,num_examples)]) # 最后⼀次可能不⾜⼀个batch
        yield features.index_select(0, j), labels.index_select(0, j) #第一个参数0表示按行索引，第二个参数为张量表示索引的序号
    #   把函数变为一个生成器，每次返回一个迭代对象
batch_size = 10
for X, y in data_iter(batch_size, features, labels):
     print(X, y)
     break

w = torch.tensor(np.random.normal(0, 0.01, (num_inputs, 1)),dtype=torch.double)
b = torch.zeros(1, dtype=torch.double)
w.requires_grad_(requires_grad=True)
b.requires_grad_(requires_grad=True)
def linreg(X, w, b):  # 本函数已保存在d2lzh_pytorch包中方便以后使用
    return torch.mm(X, w) + b
def squared_loss(y_hat, y): # 本函数已保存在d2lzh_pytorch包中⽅便以后使⽤
 # 注意这⾥返回的是向量, 另外, pytorch⾥的MSELoss并没有除以 2
    return (y_hat - y.view(y_hat.size())) ** 2 / 2
def sgd(params, lr, batch_size): # 本函数已保存在d2lzh_pytorch包中⽅便以后使⽤
    for param in params:
        param.data -= lr * param.grad / batch_size # 注意这⾥更改param时⽤的param.data
        
lr = 0.03
num_epochs = 3
net = linreg
loss = squared_loss

for epoch in range(num_epochs):  # 训练模型一共需要num_epochs个迭代周期
    # 在每一个迭代周期中，会使用训练数据集中所有样本一次（假设样本数能够被批量大小整除）。
    # X和y分别是小批量样本的特征和标签
    for X, y in data_iter(batch_size, features, labels):
        l = loss(net(X, w, b), y).sum()  # l是有关小批量X和y的损失
        l.backward()  # 小批量的损失对模型参数求梯度
        sgd([w, b], lr, batch_size)  # 使用小批量随机梯度下降迭代模型参数
        
        # 不要忘了梯度清零
        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()))
print(true_w, '\\n', w)
print(true_b, '\\n', b)