python深度学习笔记--预测房价回归问题

@python深度学习1–笔记预测房价回归问题

美好的一天从深度学习开始

1新概念

1.标量回归:预测单一连续值的回归
2.均方误差(MSE):预测值与目标值之差的平方
3平均绝对误差(MAE) 预测值与目标值之差的绝对值
4.K折验证(对模型进行可靠评估的方法):将数据划分为K个分区(通常4或者5)过程实例化K个相同的模型,将每个模型在K-1个分区上训练,在剩下的一个分区上评估,模型的验证分数是k个验证分数的平均值

2过程

1.区别:分类问题目标是预测输入数据点单一离散标签
回归问题是预测一个连续值 如根据气象数据预测明天气温
波士顿房价数据集
2数据集特点: 总共只有506个分为404个训练集和104个测试集每个输入特征都有不同的取值范围,有一些特征是0–1的比率,有一些值在0-12之间 有13个数值特征,比如人均犯罪率、高速公路可达性
3目标任务:预测房屋价格中位数(单位千美元)
4.准备数据集:问题-输入数据取值范围差异很大 解决:输入数据的每个特征减去平均值再除以标准差 这样得到的平均值是0,标准差是1
5.构建网络 最后一层只有一个单元没有激活是一个线性层这是标量回归的典型设置,因为添加激活函数会限制输出范围,因为最后一层是纯线性的所以网络是可以学会任意范围的值

3小结:

评估指标:
评价指标平均绝对误差 (MAE)
损失函数均方法误差 MSE
如果处理的数据很少K折验证有助于可靠的评估模型

代码及其注释

#1准备数据--加载波士顿房价数据集
import keras
from keras.datasets import boston_housing
(train_data, train_targets), (test_data, test_targets) =  boston_housing.load_data()
#2构建网络
 #因为需要将一个模型多次实例化
 # 我们需要一个函数构建它
from keras import models
from keras import layers
def build_model():
    model = models.Sequential()
    # 训练集过少,神经网络不要太大,不然神经网络把所有东西都背下来,导致过拟合。
    model.add(layers.Dense(64, activation='relu',
                           input_shape=(train_data.shape[1],)))
    model.add(layers.Dense(64, activation='relu'))
    model.add(layers.Dense(1))
    model.compile(optimizer='rmsprop', loss='mse', metrics=['mae'])
    return model
#3 利用k折验证验证方法
import numpy as np
k = 4
num_val_samples = len(train_data) // k
#如果有400个样本 每一份有几个样本就有100个 整除//
num_epochs = 100
all_scores = []#把得到的得分放进去
for i in range(k):#循环四次
    print('processing fold #', i)
    # 准备验证数据集
    val_data = train_data[i * num_val_samples: (i + 1) * num_val_samples]#训练样本训练标签的抽出来的数据集
    val_targets = train_targets[i * num_val_samples: (i + 1) * num_val_samples]

    # 准备训练集 数据来源于每一部分
    partial_train_data = np.concatenate(
        [train_data[:i * num_val_samples],
         train_data[(i + 1) * num_val_samples:]],
        axis=0)#np.concatenat把训练数据连接起来,抽出了[i * num_val_samples,(i + 1) * num_val_samples]作为验证集
    partial_train_targets = np.concatenate(
        [train_targets[:i * num_val_samples],
         train_targets[(i + 1) * num_val_samples:]],
        axis=0)#沿着0轴链接

    # 建立keras模型(已经建好了)
    model = build_model()
    # 训练模型
    model.fit(partial_train_data, partial_train_targets,
              epochs=num_epochs, batch_size=1, verbose=2)#verbose=0只告诉结果 1告诉状态,2显示进度条
    # 在验证数据上评估模型
    val_mse, val_mae = model.evaluate(val_data, val_targets, verbose=2)#计算均方误差平均绝对误差
    all_scores.append(val_mae)
  from keras import backend as K

# Some memory clean-up
K.clear_session()
num_epochs = 500
#每一个i循环跑500次
all_mae_histories = []
for i in range(k):
    print('processing fold #', i)
    # Prepare the validation data: data from partition # k
    val_data = train_data[i * num_val_samples: (i + 1) * num_val_samples]
    val_targets = train_targets[i * num_val_samples: (i + 1) * num_val_samples]

    # Prepare the training data: data from all other partitions
    partial_train_data = np.concatenate(
        [train_data[:i * num_val_samples],
         train_data[(i + 1) * num_val_samples:]],
        axis=0)
    partial_train_targets = np.concatenate(
        [train_targets[:i * num_val_samples],
         train_targets[(i + 1) * num_val_samples:]],
        axis=0)

    # Build the Keras model (already compiled)
    model = build_model()
    # Train the model (in silent mode, verbose=0)
    # history 把训练中的事情记录下来
    history = model.fit(partial_train_data, partial_train_targets,
                        validation_data=(val_data, val_targets),
                        epochs=num_epochs, batch_size=1, verbose=2)
    
    mae_history = history.history['val_mae']
    #保存每轮的验证分数记录是500个数字 
    #因为history是字典的形式所以输入标签索引得到的是数字
#模型会自动计算- 1s - loss:  - mae:  - val_loss:  - val_mae: 
    all_mae_histories.append(mae_history)# 4组500的vmae
    average_mae_history = [
    np.mean([x[i] for x in all_mae_histories]) for i in range(num_epochs)]#求第一个i的平均值
import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot(range(1, len(average_mae_history) + 1), average_mae_history)
plt.xlabel('Epochs')
plt.ylabel('Validation MAE')
plt.show()
# 指数平滑
def smooth_curve(points, factor=0.9):#factor 旧资讯占多少权重
    smoothed_points = []
    for point in points:
        if smoothed_points:
            previous = smoothed_points[-1]
            smoothed_points.append(previous * factor + point * (1 - factor))
        else:
            smoothed_points.append(point)
    return smoothed_points

smooth_mae_history = smooth_curve(average_mae_history[10:])

plt.plot(range(1, len(smooth_mae_history) + 1), smooth_mae_history)
plt.xlabel('Epochs')
plt.ylabel('Validation MAE')
plt.show()
# Get a fresh, compiled model.
model = build_model()
# Train it on the entirety of the data.
model.fit(train_data, train_targets,
          epochs=80, batch_size=16, verbose=0)
test_mse_score, test_mae_score = model.evaluate(test_data, test_targets)
test_mae_score

你可能感兴趣的:(python深度学习,python,深度学习,回归)