[人工智能]使用逻辑回归训练手写数字识别模型

学习使用pytorch训练手写数字识别的模型和测试。

# 训练+测试
import torch
import torch.nn as nn
import torch.utils.data as Data
import torchvision
from net import CNN
from torch.nn import functional as F


# 超参数
EPOCH = 8  # 训练整批数据的次数
BATCH_SIZE = 50
learning_rate = 0.001  # 学习率

# Torch中的DataLoader是用来包装数据的工具，它能帮我们有效迭代数据，这样就可以进行批训练
# 用于下载minist数据集，并进行正则化、转化成tensor格式，设置训练、测试时的batch大小，打乱数据
train_loader = Data.DataLoader(
    torchvision.datasets.MNIST(
        root='./data/',  # 保存或提取的位置  会放在当前文件夹中
        train=True,  # true说明是用于训练的数据，false说明是用于测试的数据
        download=True,

        transform=torchvision.transforms.Compose([
            torchvision.transforms.ToTensor(),
            torchvision.transforms.Normalize((0.1307,),(0.3081,))])),  # 转换PIL.Image or numpy.ndarray
    batch_size=BATCH_SIZE,
    shuffle=True  # 是否打乱数据，一般都打乱
)


test_loader = Data.DataLoader(
    torchvision.datasets.MNIST(
        root='./data/',  # 保存或提取的位置  会放在当前文件夹中
        train=False,  # true说明是用于训练的数据，false说明是用于测试的数据
        transform=torchvision.transforms.Compose([
            torchvision.transforms.ToTensor(),
            torchvision.transforms.Normalize((0.1307,),(0.3081,))])
    ),

    batch_size=BATCH_SIZE,
    shuffle=True  # 是否打乱数据，一般都打乱
)

w1,b1=torch.randn(200,784,requires_grad=True),\
        torch.randn(200,requires_grad=True)

w2,b2=torch.randn(200,200,requires_grad=True),\
        torch.randn(200,requires_grad=True)

w3,b3=torch.randn(10,200,requires_grad=True),\
        torch.randn(10,requires_grad=True)

torch.nn.init.kaiming_normal_(w1)
torch.nn.init.kaiming_normal_(w2)
torch.nn.init.kaiming_normal_(w3)

#传递函数，也是在此构建的特征提取器
#设置了一个三层的网络，网络的函数是y=wx+b 进行特征提取，使用relu函数作为激活函数，
# 最终得到的是一个1*10 向量
def forward(x):
    x=x@w1.t()+b1
    x=F.relu(x)
    x = x @ w2.t() + b2
    x = F.relu(x)
    x = x @ w3.t() + b3
    x = F.relu(x)
    return  x

#使用SGD作为优化器
optimizer = torch.optim.SGD([w1,b1,w2,b2,w3,b3],lr=learning_rate)
#使用交叉损失函数
criteon = nn.CrossEntropyLoss()

# 开始训练
for epoch in range(EPOCH):
    for step, (data, target) in enumerate(train_loader):  # 分配batch data
        data = data.view(-1,28*28)  #把图片设置成28*28的大小

        output = forward(data)  # 先将数据放到cnn中计算output
        loss = criteon(output, target)  # 输出和真实标签的loss，二者位置不可颠倒

        optimizer.zero_grad()  # 清除之前学到的梯度的参数
        loss.backward()  # 反向传播，计算梯度
        optimizer.step()  # 应用梯度 ,进行梯度下降更新网络参数

        if step % 100 == 0:
            print('Train Epoch:{} [{}/{} ({:.0f}%)]\t Loss: {:.6f}'.format(
                epoch, step*len(data) , len(train_loader.dataset),
                100.*step/len(train_loader) , loss.item()))     #使用format 格式化输出的时候，{} 内部不能有空格，不然会报格式化错误

test_loss = 0
correct = 0
for epoch in range(EPOCH):
    for step, (data, target) in enumerate(train_loader):  # 分配batch data
        data = data.view(-1, 28 * 28)  # 把图片设置成28*28的大小

        output = forward(data)  # 先将数据放到cnn中计算output
        test_loss += criteon(output, target)  # 输出和真实标签的loss，二者位置不可颠倒

        pred=output.data.max(1)[1]#得到最大的输出作为预测值
        correct = pred.eq(target.data).sum()#计算总的正确率，还需要处于测试数据长度才是平均的正确率

test_loss /= len(test_loader.dataset)
#使用format 进行格式化输出，len 函数可以计算列表的函数
print('\n Test set :Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)\n'.format(
    test_loss,correct, len(test_loader.dataset),
    100.*correct/ len(train_loader.dataset)
))