PyTorch實現線性回歸詳細過程

一、實現步驟

1、準備數據

x_data = torch.tensor([[1.0],[2.0],[3.0]])
y_data = torch.tensor([[2.0],[4.0],[6.0]])

2、設計模型

class LinearModel(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super(LinearModel,self).__init__()
        self.linear = torch.nn.Linear(1,1)
        
    def forward(self, x):
        y_pred = self.linear(x)
        return y_pred
        
model = LinearModel()  

3、構造損失函數和優化器

criterion = torch.nn.MSELoss(reduction='sum')
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(),lr=0.01)

4、訓練過程

epoch_list = []
loss_list = []
w_list = []
b_list = []
for epoch in range(1000):
    y_pred = model(x_data)                      # 計算預測值
    loss = criterion(y_pred, y_data)    # 計算損失
    print(epoch,loss)
    
    epoch_list.append(epoch)
    loss_list.append(loss.data.item())
    w_list.append(model.linear.weight.item())
    b_list.append(model.linear.bias.item())
    
    optimizer.zero_grad()   # 梯度歸零
    loss.backward()         # 反向傳播
    optimizer.step()        # 更新

5、結果展示

展示最終的權重和偏置:

# 輸出權重和偏置
print('w = ',model.linear.weight.item())
print('b = ',model.linear.bias.item())

結果為:

w =  1.9998501539230347
b =  0.0003405189490877092

模型測試:

# 測試模型
x_test = torch.tensor([[4.0]])
y_test = model(x_test)
print('y_pred = ',y_test.data)

y_pred =  tensor([[7.9997]])

分別繪制損失值隨迭代次數變化的二維曲線圖和其隨權重與偏置變化的三維散點圖:

# 二維曲線圖
plt.plot(epoch_list,loss_list,'b')
plt.xlabel('epoch')
plt.ylabel('loss')
plt.show()

# 三維散點圖
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
ax.scatter(w_list,b_list,loss_list,c='r')
#設置坐標軸
ax.set_xlabel('weight')
ax.set_ylabel('bias')
ax.set_zlabel('loss')
plt.show()

結果如下圖所示:

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二、參考文獻

  • [1] https://www.bilibili.com/video/BV1Y7411d7Ys?p=5

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