PyTorch零基礎(chǔ)入門之邏輯斯蒂回歸

更新時間：2021年10月19日 10:47:57 作者：山頂夕景

PyTorch是一個開源的Python機器學(xué)習(xí)庫，基于Torch，用于自然語言處理等應(yīng)用程序，它是一個可續(xù)計算包，提供兩個高級功能：1、具有強大的GPU加速的張量計算（如NumPy）。2、包含自動求導(dǎo)系統(tǒng)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

學(xué)習(xí)總結(jié)

（1）和上一講的模型訓(xùn)練是類似的，只是在線性模型的基礎(chǔ)上加個sigmoid，然后loss函數(shù)改為交叉熵BCE函數(shù)（當(dāng)然也可以用其他函數(shù)），另外一開始的數(shù)據(jù)y_data也從數(shù)值改為類別0和1（本例為二分類，注意x_data和y_data這里也是矩陣的形式）。

一、sigmoid函數(shù)

logistic function是一種sigmoid函數(shù)（還有其他sigmoid函數(shù)），但由于使用過于廣泛，pytorch默認logistic function叫為sigmoid函數(shù)。還有如下的各種sigmoid函數(shù)：

在這里插入圖片描述

二、和Linear的區(qū)別

邏輯斯蒂和線性模型的unit區(qū)別如下圖：

在這里插入圖片描述

sigmoid函數(shù)是不需要參數(shù)的，所以不用對其初始化（直接調(diào)用nn.functional.sigmoid即可）。
另外loss函數(shù)從MSE改用交叉熵BCE：盡可能和真實分類貼近。

在這里插入圖片描述

如下圖右方表格所示，當(dāng) y ^ \hat{y} y^越接近y時則BCE Loss值越小。

在這里插入圖片描述

三、邏輯斯蒂回歸（分類）PyTorch實現(xiàn)

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Mon Oct 18 08:35:00 2021

@author: 86493
"""
import torch
import torch.nn as nn
import matplotlib.pyplot as plt  
import torch.nn.functional as F
import numpy as np

# 準備數(shù)據(jù)
x_data = torch.Tensor([[1.0], [2.0], [3.0]])
y_data = torch.Tensor([[0], [0], [1]])


losslst = []

class LogisticRegressionModel(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(LogisticRegressionModel, self).__init__()
        self.linear = torch.nn.Linear(1, 1)
        
    def forward(self, x):
    	# 和線性模型的網(wǎng)絡(luò)的唯一區(qū)別在這句，多了F.sigmoid
        y_predict = F.sigmoid(self.linear(x))
        return y_predict
    
model = LogisticRegressionModel()

# 使用交叉熵作損失函數(shù)
criterion = torch.nn.BCELoss(size_average = False)
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), 
                            lr = 0.01)

# 訓(xùn)練
for epoch in range(1000):
    y_predict = model(x_data)
    loss = criterion(y_predict, y_data)
    # 打印loss對象會自動調(diào)用__str__
    print(epoch, loss.item())
    losslst.append(loss.item())
    # 梯度清零后反向傳播
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    optimizer.step()

# 畫圖
plt.plot(range(1000), losslst)
plt.ylabel('Loss')
plt.xlabel('epoch')
plt.show()


# test
# 每周學(xué)習(xí)的時間，200個點
x = np.linspace(0, 10, 200)
x_t = torch.Tensor(x).view((200, 1))
y_t = model(x_t)
y = y_t.data.numpy()
plt.plot(x, y)
# 畫 probability of pass = 0.5的紅色橫線
plt.plot([0, 10], [0.5, 0.5], c = 'r')
plt.xlabel('Hours')
plt.ylabel('Probability of Pass')
plt.grid()
plt.show()

在這里插入圖片描述