《PyTorch深度学习实践》第十二课（循环神经网络RNN）

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《PyTorch深度学习实践》完结合集_哔哩哔哩_bilibili

以往的网络DNN（Dense稠密网络）

在序列数据中，处理数据过大，linear层比卷积核的运算类要大很多，因此采用卷积核的方式

RNN模型

h0先验条件，如果用于图像生成文本，可以在h0前面加上cnn+fc

g:三维到五维（h0三维，输出五维），本质上是线性层

用tanh是因为取值在+1和-1之间

pytorch中的RNN Cell

只需要输入特征数，和输出特征数就行了，因为本质上是一个线性层

RNN的输入即输出

利用numlayers构建多层

例子

step1 按字母序建立词典再转换为独热向量

因为文字非数字，无法计算，因此需要转换

inputsize最后一个表格的列数

输入向量是一个维度是4的独热向量，输出向量也是个维度是4的概率向量

step2 loss

参数设置

seq_len序列长度（x1, x2, x3）

input_size输入数据每一个(x1)都是一个四维的向量

hidden_size每个隐层都是有两个元素

数据定义

要把inputs和labels重新view，-1为自适应

inputs的格式为（seqlen， batchsize， inputsize）

lables的格式为（seqlen，1）

seqlen其实就是循环次数

代码，将hello变成ohlol（RNNCell）


import torch
 
input_size = 4
hidden_size = 4
batch_size = 1
 
idx2char = ['e', 'h', 'l', 'o']
x_data = [1, 0, 2, 2, 3]
y_data = [3, 1, 2, 3, 2]
 
one_hot_lookup = [
    [1, 0, 0, 0],
    [0, 1, 0, 0],
    [0, 0, 1, 0],
    [0, 0, 0, 1]
]
 
x_one_hot = [one_hot_lookup[x] for x in x_data]
 
inputs = torch.Tensor(x_one_hot).view(-1, batch_size, input_size)
lables = torch.LongTensor(y_data).view(-1, 1)
 
class Model(torch.nn.Module):
    def __init__(self, input_size, hidden_size, batch_size):
        super(Model, self).__init__()
        self.input_size = input_size
        self.hidden_size = hidden_size
        self.batch_size = batch_size
 
        self.rnncell = torch.nn.RNNCell(self.input_size, self.hidden_size)
 
    def forward(self, inputs, hidden):
        hidden = self.rnncell(inputs, hidden)
        return hidden
 
    def init_hidden(self):
        return torch.zeros(self.batch_size, self.hidden_size)
 
net = Model(input_size, hidden_size, batch_size)
 
criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.Adam(net.parameters(), lr=0.1)
 
for epoch in range(15):
    loss = 0
    hidden = net.init_hidden()
    print('Predicted string: ', end='\n')
    for input, lable in zip(inputs, lables):
        hidden = net(input, hidden)
        loss += criterion(hidden, lable)
        _, idx = hidden.max(dim=1)
        print(idx2char[idx.item()], end='')
    optimizer.zero_grad()
    loss.backward()
    optimizer.step()
    print(', Epoch[%d/15] loss = %.4f' %(epoch + 1, loss.item()))

代码，采用pytorch中的RNN

改变了out的维度

改变了lables的维度


import torch
 
input_size = 4
hidden_size = 4
batch_size = 1
seq_len = 5
 
idx2char = ['e', 'h', 'l', 'o']
x_data = [1, 0, 2, 2, 3]
y_data = [3, 1, 2, 3, 2]
 
one_hot_lookup = [
    [1, 0, 0, 0],
    [0, 1, 0, 0],
    [0, 0, 1, 0],
    [0, 0, 0, 1]
]
 
x_one_hot = [one_hot_lookup[x] for x in x_data]
 
inputs = torch.Tensor(x_one_hot).view(seq_len, batch_size, input_size)
lables = torch.LongTensor(y_data)
 
class Model(torch.nn.Module):
    def __init__(self, input_size, hidden_size, batch_size, num_layers=1):
        super(Model, self).__init__()
        self.input_size = input_size
        self.hidden_size = hidden_size
        self.batch_size = batch_size
        self.num_layers = num_layers
 
        self.rnn = torch.nn.RNN(input_size=self.input_size, hidden_size=self.hidden_size, num_layers=self.num_layers)
 
 
    def forward(self, inputs):
        hidden = torch.zeros(self.num_layers, self.batch_size, self.hidden_size)
        out,_ = self.rnn(inputs, hidden)
        return out.view(-1, self.hidden_size)
 
net = Model(input_size, hidden_size, batch_size)
 
criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.Adam(net.parameters(), lr=0.1)
 
for epoch in range(15):
    optimizer.zero_grad()
    outputs = net(inputs)
    loss = criterion(outputs, lables)
    loss.backward()
    optimizer.step()
 
    _, idx = outputs.max(dim=1)
    idx = idx.data.numpy()
    print('Predicted: ', ''.join([idx2char[x] for x in idx]), end='')
    print(',Epoch [%d / 15] loss = %.3f' %(epoch + 1, loss.item()))