PyTorch-神经网络拟合曲线实例

在本文中，我们将介绍如何使用PyTorch实现神经网络拟合曲线。我们将提供两个示例，一个是使用随机数据，另一个是使用真实数据。

示例1：使用随机数据

以下是使用PyTorch实现神经网络拟合曲线的示例代码：

import torch
import torch.nn as nn
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Generate random data
np.random.seed(0)
x = np.linspace(-1, 1, 100)
y = 2 * x + np.random.randn(*x.shape) * 0.3

# Convert data to tensors
inputs = torch.from_numpy(x).float().view(-1, 1)
targets = torch.from_numpy(y).float().view(-1, 1)

# Define neural network model
model = nn.Sequential(
    nn.Linear(1, 10),
    nn.ReLU(),
    nn.Linear(10, 1)
)

# Define loss function
criterion = nn.MSELoss()

# Define optimizer
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)

# Train the model
num_epochs = 1000
for epoch in range(num_epochs):
    # Forward pass
    outputs = model(inputs)
    loss = criterion(outputs, targets)

    # Backward and optimize
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    optimizer.step()

    # Print progress
    if (epoch+1) % 100 == 0:
        print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item()))

# Plot the results
predicted = model(inputs).detach().numpy()
plt.plot(x, y, 'ro', label='Original data')
plt.plot(x, predicted, label='Fitted line')
plt.legend()
plt.show()

在这个示例中，我们首先生成了一些随机数据。然后，我们将数据转换为PyTorch张量，并定义了一个名为model的神经网络模型。接下来，我们定义了损失函数和优化器，并使用它们训练模型。最后，我们绘制了原始数据和拟合线。

示例2：使用真实数据

以下是使用PyTorch实现神经网络拟合曲线的示例代码：

import torch
import torch.nn as nn
import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Load data
data = pd.read_csv('data.csv')
x = np.array(data['x'])
y = np.array(data['y'])

# Convert data to tensors
inputs = torch.from_numpy(x).float().view(-1, 1)
targets = torch.from_numpy(y).float().view(-1, 1)

# Define neural network model
model = nn.Sequential(
    nn.Linear(1, 10),
    nn.ReLU(),
    nn.Linear(10, 1)
)

# Define loss function
criterion = nn.MSELoss()

# Define optimizer
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)

# Train the model
num_epochs = 1000
for epoch in range(num_epochs):
    # Forward pass
    outputs = model(inputs)
    loss = criterion(outputs, targets)

    # Backward and optimize
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    optimizer.step()

    # Print progress
    if (epoch+1) % 100 == 0:
        print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item()))

# Plot the results
predicted = model(inputs).detach().numpy()
plt.plot(x, y, 'ro', label='Original data')
plt.plot(x, predicted, label='Fitted line')
plt.legend()
plt.show()

在这个示例中，我们首先加载了一个真实数据集。然后，我们将数据转换为PyTorch张量，并定义了一个名为model的神经网络模型。接下来，我们定义了损失函数和优化器，并使用它们训练模型。最后，我们绘制了原始数据和拟合线。

总结

在本文中，我们介绍了如何使用PyTorch实现神经网络拟合曲线，并提供了两个示例说明。这些技术对于在深度学习模型中使用回归非常有用。