基本流程

1. 数据预处理（Dataset、Dataloader）

2. 模型搭建（nn.Module）

3. 损失&优化（loss、optimizer）

4. 训练（forward、backward）

一、数据处理

对于数据处理，最为简单的⽅式就是将数据组织成为⼀个。

但许多训练需要⽤到mini-batch，直接组织成Tensor不便于我们操作。

pytorch为我们提供了Dataset和Dataloader两个类来方便的构建。

torch.utils.data.DataLoader(dataset,batch_size,shuffle,drop_last，num_workers)

二、模型搭建

搭建一个简易的神经网络

除了采用pytorch自动梯度的方法来搭建神经网络，还可以通过构建一个继承了torch.nn.Module的新类，来完成forward和backward的重写。

# 神经网络搭建import torchfrom torch.autograd import Varible batch_n = 100 hidden_layer = 100 input_data = 1000output_data = 10 class Model(torch.nn.Module):def __init__(self):super(Model,self).__init__()def forward(self,input,w1,w2):x = torch.mm(input,w1)x = torch.clamp(x,min = 0)x = torch.mm(x,w2) def backward(self): passmodel = Model()#训练x = Variable(torch.randn(batch_n,input_data))

一点一点地看：

import torchdtype = torch.floatdevice = torch.device("cpu")N, D_in, H, D_out = 64, 1000, 100, 10# Create random input and output datax = torch.randn(N, D_in, device=device, dtype=dtype)y = torch.randn(N, D_out, device=device, dtype=dtype)# Randomly initialize weightsw1 = torch.randn(D_in, H, device=device, dtype=dtype)w2 = torch.randn(H, D_out, device=device, dtype=dtype)learning_rate = 1e-6

tensor写一个粗糙版本（后面陆陆续续用pytorch提供的方法）

for t in range(500):# Forward pass: compute predicted yh = x.mm(w1)h_relu = h.clamp(min=0)y_pred = h_relu.mm(w2)# Compute and print lossloss = (y_pred - y).pow(2).sum().item()if t % 100 == 99:print(t, loss)# Backprop to compute gradients of w1 and w2 with respect to lossgrad_y_pred = 2.0 * (y_pred - y)grad_w2 = h_relu.t().mm(grad_y_pred)grad_h_relu = grad_y_pred.mm(w2.t())grad_h = grad_h_relu.clone()grad_h[h < 0] = 0grad_w1 = x.t().mm(grad_h)# Update weights using gradient descentw1 -= learning_rate * grad_w1w2 -= learning_rate * grad_w2

三、定义代价函数&优化器

Autograd

for t in range(500):y_pred = x.mm(w1).clamp(min=0).mm(w2)loss = (y_pred - y).pow(2).sum()if t % 100 == 99:print(t, loss.item())loss.backward()with torch.no_grad():w1 -= learning_rate * w1.gradw2 -= learning_rate * w2.gradw1.grad.zero_()w2.grad.zero_()

对于需要计算导数的变量（w1和w2）创建时设定requires_grad=True，之后对于由它们参与计算的变量（例如loss），可以使用loss.backward()函数求出loss对所有requires_grad=True的变量的梯度，保存在w1.grad和w2.grad中。

在迭代w1和w2后，即使用完w1.grad和w2.grad后，使用zero_函数清空梯度。

model = torch.nn.Sequential(torch.nn.Linear(D_in, H),torch.nn.ReLU(),torch.nn.Linear(H, D_out),)loss_fn = torch.nn.MSELoss(reduction='sum')learning_rate = 1e-4for t in range(500):y_pred = model(x)loss = loss_fn(y_pred, y)if t % 100 == 99:print(t, loss.item())model.zero_grad()loss.backward()with torch.no_grad():for param in model.parameters():param -= learning_rate * param.grad

optim

optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)for t in range(500):y_pred = model(x)loss = loss_fn(y_pred, y)if t % 100 == 99:print(t, loss.item())optimizer.zero_grad()loss.backward()optimizer.step()

四、训练

迭代进行训练以及测试，其中训练的函数train里就保存了进行梯度下降求解的方法

# 定义训练函数，需要def train(dataloader, model, loss_fn, optimizer):size = len(dataloader.dataset)# 从数据加载器中读取batch（一次读取多少张，即批次数），X(图片数据)，y（图片真实标签）。for batch, (X, y) in enumerate(dataloader):# 将数据存到显卡X, y = X.to(device), y.to(device)# 得到预测的结果predpred = model(X)# 计算预测的误差# print(pred,y)loss = loss_fn(pred, y)# 反向传播，更新模型参数optimizer.zero_grad() #梯度清零loss.backward() #反向传播optimizer.step() #更新参数# 每训练10次，输出一次当前信息if batch % 10 == 0:loss, current = loss.item(), batch * len(X)print(f"loss: {loss:>7f}[{current:>5d}/{size:>5d}]")

设置为测试模型并设置不计算梯度，进行测试数据集的加载，判断预测值与实际标签是否一致，统一正确信息个数

# 将模型转为验证模式model.eval()# 测试时模型参数不用更新，所以no_gard()with torch.no_grad():# 加载数据加载器，得到里面的X（图片数据）和y(真实标签）for X, y in dataloader:加载数据pred = model(X)#进行预测# 预测值pred和真实值y的对比test_loss += loss_fn(pred, y).item()# 统计预测正确的个数correct += (pred.argmax(1) == y).type(torch.float).sum().item()#返回相应维度的最大值的索引test_loss /= sizecorrect /= sizeprint(f"correct = {correct}, Test Error: \n Accuracy: {(100*correct):>0.1f}%, Avg loss: {test_loss:>8f} \n")

附录

mark一下很有用的博客

pytorch代码编写入门 – 简书

推荐给大家！Pytorch编写代码基本步骤思想 – 知乎

用pytorch实现神经网络_徽先生的博客-CSDN博客_pytorch 神经网络

Dataset、DataLoader

① 创建一个 Dataset 对象
② 创建一个 DataLoader 对象
③ 循环这个 DataLoader 对象，将xx, xx加载到模型中进行训练

DataLoader详解_sereasuesue的博客-CSDN博客_dataloader

都会|可能会_深入浅出 Dataset 与 DataLoader

Pytorch加载自己的数据集(使用DataLoader读取Dataset)_l8947943的博客-CSDN博客_pytorch dataloader读取数据

可以直接调用的数据集

https://www.pianshen.com/article/9695297328/

nn.Sequential

pytorch教程之nn.Sequential类详解——使用Sequential类来自定义顺序连接模型_LoveMIss-Y的博客-CSDN博客_sequential类

nn.Module

torch.nn.Module是torch.nn.functional中方法的实例化

pytorch教程之nn.Module类详解——使用Module类来自定义模型_LoveMIss-Y的博客-CSDN博客_torch.nn.module

对应Sequential的三种包装方式，Module有三种写法

model.train() 和 model.eval()

model.train()for epoch in range(epoch):for train_batch in train_loader:...zhibiao = test(epoch, test_loader, model)def test(epoch, test_loader, model):model.eval()for test_batch in test_loader:...return zhibiao

【Pytorch】model.train() 和 model.eval() 原理与用法_想变厉害的大白菜的博客-CSDN博客_pytorch train()

pytroch：model.train()、model.eval()的使用_像风一样自由的小周的博客-CSDN博客_model.train()放在程序的哪个位置

model = ...dataset = ...loss_fun = ...# traininglr=0.001model.train()for x,y in dataset: model.zero_grad() p = model(x) l = loss_fun(p, y) l.backward() for p in model.parameters():p.data -= lr*p.grad # evaluatingsum_loss = 0.0model.eval()with torch.no_grad(): for x,y in dataset:p = model(x)l = loss_fun(p, y)sum_loss += lprint('total loss:', sum_loss)

https://www.jb51.net/article/211954.htm

损失

MAE：

import torchfrom torch.autograd import Variablex = Variable(torch.randn(100, 100))y = Variable(torch.randn(100, 100))loos_f = torch.nn.L1Loss()loss = loos_f(x,y)

MSE：

import torchfrom torch.autograd import Variablex = Variable(torch.randn(100, 100))y = Variable(torch.randn(100, 100))loos_f = torch.nn.MSELoss()#定义loss = loos_f(x, y)#调用

torch.nn中常用的损失函数及使用方法_加油上学人的博客-CSDN博客_nn损失函数

优化器

pytorch 优化器调参以及正确用法 – 简书

训练&测试

基于pytorch框架下的一个简单的train与test代码_黎明静悄悄啊的博客-CSDN博客

图神经网络

1. GCN、GAT

图神经网络及其Pytorch实现_jiangchao98的博客-CSDN博客_pytorch 图神经网络

2. 用DGL

PyTorch实现简单的图神经网络_梦家的博客-CSDN博客_pytorch图神经网络

一文看懂图神经网络GNN，及其在PyTorch框架下的实现（附原理+代码） – 知乎

图神经网络的不足

•扩展性差，因为训练时需要用到包含所有节点的邻接矩阵，是直推性的（transductive)

•局限于浅层，图神经网络只有两层

•不能作用于有向图

3. 用PyG

图神经网络框架-PyTorch Geometric(PyG)的使用__Old_Summer的博客-CSDN博客_pytorch-geometric

pytorch从零开始搭建神经网络

目录

基本流程

一、数据处理

二、模型搭建

三、定义代价函数&优化器

四、训练

附录

Dataset、DataLoader

nn.Sequential

nn.Module

model.train() 和 model.eval()

损失

优化器

训练&测试

图神经网络

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