batch分离出来

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陈怡然 2019-07-09 10:56:29 +08:00
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@ -0,0 +1,270 @@

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Loss 和 optimizer 教程 ———— 以文本分类为例
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我们使用和 :doc:`/user/quickstart` 中一样的任务来进行详细的介绍。给出一段评价性文字预测其情感倾向是积极label=1、消极label=0还是中性label=2使用 :class:`~fastNLP.Trainer`:class:`~fastNLP.Tester` 来进行快速训练和测试,`损失函数`之前的内容与 :doc:`tutorials/tutorial_8_batch`中的完全一样,如已经阅读过可以跳过。
--------------
数据处理
--------------
数据读入
我们可以使用 fastNLP :mod:`fastNLP.io` 模块中的 :class:`~fastNLP.io.SSTLoader`轻松地读取SST数据集数据来源https://nlp.stanford.edu/sentiment/trainDevTestTrees_PTB.zip
这里的 dataset 是 fastNLP 中 :class:`~fastNLP.DataSet` 类的对象。
.. code-block:: python
from fastNLP.io import SSTLoader
loader = SSTLoader()
#这里的all.txt是下载好数据后train.txt、dev.txt、test.txt的组合
dataset = loader.load("./trainDevTestTrees_PTB/trees/all.txt")
print(dataset[0])
输出数据如下::
{'words': ['It', "'s", 'a', 'lovely', 'film', 'with', 'lovely', 'performances', 'by', 'Buy', 'and', 'Accorsi', '.'] type=list,
'target': positive type=str}
除了读取数据外fastNLP 还提供了读取其它文件类型的 Loader 类、读取 Embedding的 Loader 等。详见 :doc:`/fastNLP.io`
数据处理
我们使用 :class:`~fastNLP.DataSet` 类的 :meth:`~fastNLP.DataSet.apply` 方法将 ``target`` :mod:`~fastNLP.core.field` 转化为整数。
.. code-block:: python
def label_to_int(x):
if x['target']=="positive":
return 1
elif x['target']=="negative":
return 0
else:
return 2
# 将label转为整数
dataset.apply(lambda x: label_to_int(x), new_field_name='target')
``words````target`` 已经足够用于 :class:`~fastNLP.models.CNNText` 的训练了,但我们从其文档
:class:`~fastNLP.models.CNNText` 中看到,在 :meth:`~fastNLP.models.CNNText.forward` 的时候,还可以传入可选参数 ``seq_len``
所以,我们再使用 :meth:`~fastNLP.DataSet.apply_field` 方法增加一个名为 ``seq_len``:mod:`~fastNLP.core.field`
.. code-block:: python
# 增加长度信息
dataset.apply_field(lambda x: len(x), field_name='words', new_field_name='seq_len')
观察可知: :meth:`~fastNLP.DataSet.apply_field`:meth:`~fastNLP.DataSet.apply` 类似,
但所传入的 `lambda` 函数是针对一个 :class:`~fastNLP.Instance` 中的一个 :mod:`~fastNLP.core.field` 的;
:meth:`~fastNLP.DataSet.apply` 所传入的 `lambda` 函数是针对整个 :class:`~fastNLP.Instance` 的。
.. note::
`lambda` 函数即匿名函数,是 Python 的重要特性。 ``lambda x: len(x)`` 和下面的这个函数的作用相同::
def func_lambda(x):
return len(x)
你也可以编写复杂的函数做为 :meth:`~fastNLP.DataSet.apply_field`:meth:`~fastNLP.DataSet.apply` 的参数
Vocabulary 的使用
我们再用 :class:`~fastNLP.Vocabulary` 类来统计数据中出现的单词,并使用 :meth:`~fastNLP.Vocabulary.index_dataset`
将单词序列转化为训练可用的数字序列。
.. code-block:: python
from fastNLP import Vocabulary
# 使用Vocabulary类统计单词并将单词序列转化为数字序列
vocab = Vocabulary(min_freq=2).from_dataset(dataset, field_name='words')
vocab.index_dataset(dataset, field_name='words',new_field_name='words')
print(dataset[0])
输出数据如下::
{'words': [27, 9, 6, 913, 16, 18, 913, 124, 31, 5715, 5, 1, 2] type=list,
'target': 1 type=int,
'seq_len': 13 type=int}
---------------------
使用内置模型训练
---------------------
内置模型的输入输出命名
fastNLP内置了一些完整的神经网络模型详见 :doc:`/fastNLP.models` , 我们使用其中的 :class:`~fastNLP.models.CNNText` 模型进行训练。
为了使用内置的 :class:`~fastNLP.models.CNNText`,我们必须修改 :class:`~fastNLP.DataSet`:mod:`~fastNLP.core.field` 的名称。
在这个例子中模型输入 (forward方法的参数) 为 ``words````seq_len`` ; 预测输出为 ``pred`` ;标准答案为 ``target``
具体的命名规范可以参考 :doc:`/fastNLP.core.const`
如果不想查看文档,您也可以使用 :class:`~fastNLP.Const` 类进行命名。下面的代码展示了给 :class:`~fastNLP.DataSet`
:mod:`~fastNLP.core.field` 改名的 :meth:`~fastNLP.DataSet.rename_field` 方法,以及 :class:`~fastNLP.Const` 类的使用方法。
.. code-block:: python
from fastNLP import Const
dataset.rename_field('words', Const.INPUT)
dataset.rename_field('seq_len', Const.INPUT_LEN)
dataset.rename_field('target', Const.TARGET)
print(Const.INPUT)
print(Const.INPUT_LEN)
print(Const.TARGET)
print(Const.OUTPUT)
输出结果为::
words
seq_len
target
pred
在给 :class:`~fastNLP.DataSet`:mod:`~fastNLP.core.field` 改名后,我们还需要设置训练所需的输入和目标,这里使用的是
:meth:`~fastNLP.DataSet.set_input`:meth:`~fastNLP.DataSet.set_target` 两个函数。
.. code-block:: python
#使用dataset的 set_input 和 set_target函数告诉模型dataset中那些数据是输入那些数据是标签目标输出
dataset.set_input(Const.INPUT, Const.INPUT_LEN)
dataset.set_target(Const.TARGET)
数据集分割
除了修改 :mod:`~fastNLP.core.field` 之外,我们还可以对 :class:`~fastNLP.DataSet` 进行分割,以供训练、开发和测试使用。
下面这段代码展示了 :meth:`~fastNLP.DataSet.split` 的使用方法
.. code-block:: python
train_dev_data, test_data = dataset.split(0.1)
train_data, dev_data = train_dev_data.split(0.1)
print(len(train_data), len(dev_data), len(test_data))
输出结果为::
9603 1067 1185
评价指标
训练模型需要提供一个评价指标。这里使用准确率做为评价指标。参数的 `命名规则` 跟上面类似。
``pred`` 参数对应的是模型的 forward 方法返回的 dict 中的一个 key 的名字。
``target`` 参数对应的是 :class:`~fastNLP.DataSet` 中作为标签的 :mod:`~fastNLP.core.field` 的名字。
.. code-block:: python
from fastNLP import AccuracyMetric
# metrics=AccuracyMetric() 在本例中与下面这行代码等价
metrics=AccuracyMetric(pred=Const.OUTPUT, target=Const.TARGET)
损失函数
训练模型需要提供一个损失函数
,fastNLP中提供了直接可以导入使用的四种loss分别为
* :class:`~fastNLP.CrossEntropyLoss`包装了torch.nn.functional.cross_entropy()函数,返回交叉熵损失(可以运用于多分类场景)
* :class:`~fastNLP.BCELoss`包装了torch.nn.functional.binary_cross_entropy()函数,返回二分类的交叉熵
* :class:`~fastNLP.L1Loss`包装了torch.nn.functional.l1_loss()函数返回L1 损失
* :class:`~fastNLP.NLLLoss`包装了torch.nn.functional.nll_loss()函数,返回负对数似然损失
下面提供了一个在分类问题中常用的交叉熵损失。注意它的 **初始化参数**
``pred`` 参数对应的是模型的 forward 方法返回的 dict 中的一个 key 的名字。
``target`` 参数对应的是 :class:`~fastNLP.DataSet` 中作为标签的 :mod:`~fastNLP.core.field` 的名字。
这里我们用 :class:`~fastNLP.Const` 来辅助命名,如果你自己编写模型中 forward 方法的返回值或
数据集中 :mod:`~fastNLP.core.field` 的名字与本例不同, 你可以把 ``pred`` 参数和 ``target`` 参数设定符合自己代码的值。
.. code-block:: python
from fastNLP import CrossEntropyLoss
# loss = CrossEntropyLoss() 在本例中与下面这行代码等价
loss = CrossEntropyLoss(pred=Const.OUTPUT, target=Const.TARGET)
优化器
定义模型运行的时候使用的优化器可以使用fastNLP包装好的优化器
* :class:`~fastNLP.SGD` 包装了torch.optim.SGD优化器
* :class:`~fastNLP.Adam` 包装了torch.optim.Adam优化器
也可以直接使用torch.optim.Optimizer中的优化器并在实例化 :class:`~fastNLP.Trainer` 类的时候传入优化器实参
.. code-block:: python
import torch.optim as optim
from fastNLP import Adam
#使用 torch.optim 定义优化器
optimizer_1=optim.RMSprop(model_cnn.parameters(), lr=0.01, alpha=0.99, eps=1e-08, weight_decay=0, momentum=0, centered=False)
#使用fastNLP中包装的 Adam 定义优化器
optimizer_2=Adam(lr=4e-3, betas=(0.9, 0.999), eps=1e-08, weight_decay=0, model_params=model_cnn.parameters())
快速训练
现在我们可以导入 fastNLP 内置的文本分类模型 :class:`~fastNLP.models.CNNText` ,并使用 :class:`~fastNLP.Trainer` 进行训练了
除了使用 :class:`~fastNLP.Trainer`进行训练,我们也可以通过使用 :class:`~fastNLP.Batch` 来编写自己的训练过程,具体见 :doc:`tutorial_8_batch <tutorials/tutorial_8_batch>`
.. code-block:: python
from fastNLP.models import CNNText
#词嵌入的维度、训练的轮数和batch size
EMBED_DIM = 100
N_EPOCHS = 10
BATCH_SIZE = 16
#使用CNNText的时候第一个参数输入一个tuple,作为模型定义embedding的参数
#还可以传入 kernel_nums, kernel_sizes, padding, dropout的自定义值
model_cnn = CNNText((len(vocab),EMBED_DIM), num_classes=3, padding=2, dropout=0.1)
#如果在定义trainer的时候没有传入optimizer参数模型默认的优化器为torch.optim.Adam且learning rate为lr=4e-3
#这里只使用了optimizer_1作为优化器输入感兴趣可以尝试optimizer_2或者其他优化器作为输入
#这里只使用了loss作为损失函数输入感兴趣可以尝试其他损失函数输入
trainer = Trainer(model=model_cnn, train_data=train_data, dev_data=dev_data, loss=loss, metrics=metrics,
optimizer=optimizer_1,n_epochs=N_EPOCHS, batch_size=BATCH_SIZE)
trainer.train()
训练过程的输出如下::
input fields after batch(if batch size is 2):
words: (1)type:torch.Tensor (2)dtype:torch.int64, (3)shape:torch.Size([2, 40])
seq_len: (1)type:torch.Tensor (2)dtype:torch.int64, (3)shape:torch.Size([2])
target fields after batch(if batch size is 2):
target: (1)type:torch.Tensor (2)dtype:torch.int64, (3)shape:torch.Size([2])
training epochs started 2019-07-08-15-44-48
Evaluation at Epoch 1/10. Step:601/6010. AccuracyMetric: acc=0.59044
Evaluation at Epoch 2/10. Step:1202/6010. AccuracyMetric: acc=0.599813
Evaluation at Epoch 3/10. Step:1803/6010. AccuracyMetric: acc=0.508903
Evaluation at Epoch 4/10. Step:2404/6010. AccuracyMetric: acc=0.596064
Evaluation at Epoch 5/10. Step:3005/6010. AccuracyMetric: acc=0.47985
Evaluation at Epoch 6/10. Step:3606/6010. AccuracyMetric: acc=0.589503
Evaluation at Epoch 7/10. Step:4207/6010. AccuracyMetric: acc=0.311153
Evaluation at Epoch 8/10. Step:4808/6010. AccuracyMetric: acc=0.549203
Evaluation at Epoch 9/10. Step:5409/6010. AccuracyMetric: acc=0.581068
Evaluation at Epoch 10/10. Step:6010/6010. AccuracyMetric: acc=0.523899
In Epoch:2/Step:1202, got best dev performance:AccuracyMetric: acc=0.599813
Reloaded the best model.
快速测试
:class:`~fastNLP.Trainer` 对应fastNLP 也提供了 :class:`~fastNLP.Tester` 用于快速测试,用法如下
.. code-block:: python
from fastNLP import Tester
tester = Tester(test_data, model_cnn, metrics=AccuracyMetric())
tester.test()
训练过程输出如下::
[tester]
AccuracyMetric: acc=0.565401

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@ -0,0 +1,249 @@

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Batch 教程 ———— 以文本分类为例
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我们使用和 :doc:`/user/quickstart` 中一样的任务来进行详细的介绍。给出一段评价性文字预测其情感倾向是积极label=1、消极label=0还是中性label=2使用:class:`~fastNLP.Batch` 类来编写自己的训练过程。`自己编写训练过程`之前的内容与 :doc:`tutorials/tutorial_4_loss_optimizer`中的完全一样,如已经阅读过可以跳过。
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数据处理
--------------
数据读入
我们可以使用 fastNLP :mod:`fastNLP.io` 模块中的 :class:`~fastNLP.io.SSTLoader`轻松地读取SST数据集数据来源https://nlp.stanford.edu/sentiment/trainDevTestTrees_PTB.zip
这里的 dataset 是 fastNLP 中 :class:`~fastNLP.DataSet` 类的对象。
.. code-block:: python
from fastNLP.io import SSTLoader
loader = SSTLoader()
#这里的all.txt是下载好数据后train.txt、dev.txt、test.txt的组合
dataset = loader.load("./trainDevTestTrees_PTB/trees/all.txt")
print(dataset[0])
输出数据如下::
{'words': ['It', "'s", 'a', 'lovely', 'film', 'with', 'lovely', 'performances', 'by', 'Buy', 'and', 'Accorsi', '.'] type=list,
'target': positive type=str}
除了读取数据外fastNLP 还提供了读取其它文件类型的 Loader 类、读取 Embedding的 Loader 等。详见 :doc:`/fastNLP.io`
数据处理
我们使用 :class:`~fastNLP.DataSet` 类的 :meth:`~fastNLP.DataSet.apply` 方法将 ``target`` :mod:`~fastNLP.core.field` 转化为整数。
.. code-block:: python
def label_to_int(x):
if x['target']=="positive":
return 1
elif x['target']=="negative":
return 0
else:
return 2
# 将label转为整数
dataset.apply(lambda x: label_to_int(x), new_field_name='target')
``words````target`` 已经足够用于 :class:`~fastNLP.models.CNNText` 的训练了,但我们从其文档
:class:`~fastNLP.models.CNNText` 中看到,在 :meth:`~fastNLP.models.CNNText.forward` 的时候,还可以传入可选参数 ``seq_len``
所以,我们再使用 :meth:`~fastNLP.DataSet.apply_field` 方法增加一个名为 ``seq_len``:mod:`~fastNLP.core.field`
.. code-block:: python
# 增加长度信息
dataset.apply_field(lambda x: len(x), field_name='words', new_field_name='seq_len')
观察可知: :meth:`~fastNLP.DataSet.apply_field`:meth:`~fastNLP.DataSet.apply` 类似,
但所传入的 `lambda` 函数是针对一个 :class:`~fastNLP.Instance` 中的一个 :mod:`~fastNLP.core.field` 的;
:meth:`~fastNLP.DataSet.apply` 所传入的 `lambda` 函数是针对整个 :class:`~fastNLP.Instance` 的。
.. note::
`lambda` 函数即匿名函数,是 Python 的重要特性。 ``lambda x: len(x)`` 和下面的这个函数的作用相同::
def func_lambda(x):
return len(x)
你也可以编写复杂的函数做为 :meth:`~fastNLP.DataSet.apply_field`:meth:`~fastNLP.DataSet.apply` 的参数
Vocabulary 的使用
我们再用 :class:`~fastNLP.Vocabulary` 类来统计数据中出现的单词,并使用 :meth:`~fastNLP.Vocabulary.index_dataset`
将单词序列转化为训练可用的数字序列。
.. code-block:: python
from fastNLP import Vocabulary
# 使用Vocabulary类统计单词并将单词序列转化为数字序列
vocab = Vocabulary(min_freq=2).from_dataset(dataset, field_name='words')
vocab.index_dataset(dataset, field_name='words',new_field_name='words')
print(dataset[0])
输出数据如下::
{'words': [27, 9, 6, 913, 16, 18, 913, 124, 31, 5715, 5, 1, 2] type=list,
'target': 1 type=int,
'seq_len': 13 type=int}
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使用内置模型训练
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内置模型的输入输出命名
fastNLP内置了一些完整的神经网络模型详见 :doc:`/fastNLP.models` , 我们使用其中的 :class:`~fastNLP.models.CNNText` 模型进行训练。
为了使用内置的 :class:`~fastNLP.models.CNNText`,我们必须修改 :class:`~fastNLP.DataSet`:mod:`~fastNLP.core.field` 的名称。
在这个例子中模型输入 (forward方法的参数) 为 ``words````seq_len`` ; 预测输出为 ``pred`` ;标准答案为 ``target``
具体的命名规范可以参考 :doc:`/fastNLP.core.const`
如果不想查看文档,您也可以使用 :class:`~fastNLP.Const` 类进行命名。下面的代码展示了给 :class:`~fastNLP.DataSet`
:mod:`~fastNLP.core.field` 改名的 :meth:`~fastNLP.DataSet.rename_field` 方法,以及 :class:`~fastNLP.Const` 类的使用方法。
.. code-block:: python
from fastNLP import Const
dataset.rename_field('words', Const.INPUT)
dataset.rename_field('seq_len', Const.INPUT_LEN)
dataset.rename_field('target', Const.TARGET)
print(Const.INPUT)
print(Const.INPUT_LEN)
print(Const.TARGET)
print(Const.OUTPUT)
输出结果为::
words
seq_len
target
pred
在给 :class:`~fastNLP.DataSet`:mod:`~fastNLP.core.field` 改名后,我们还需要设置训练所需的输入和目标,这里使用的是
:meth:`~fastNLP.DataSet.set_input`:meth:`~fastNLP.DataSet.set_target` 两个函数。
.. code-block:: python
#使用dataset的 set_input 和 set_target函数告诉模型dataset中那些数据是输入那些数据是标签目标输出
dataset.set_input(Const.INPUT, Const.INPUT_LEN)
dataset.set_target(Const.TARGET)
数据集分割
除了修改 :mod:`~fastNLP.core.field` 之外,我们还可以对 :class:`~fastNLP.DataSet` 进行分割,以供训练、开发和测试使用。
下面这段代码展示了 :meth:`~fastNLP.DataSet.split` 的使用方法
.. code-block:: python
train_dev_data, test_data = dataset.split(0.1)
train_data, dev_data = train_dev_data.split(0.1)
print(len(train_data), len(dev_data), len(test_data))
输出结果为::
9603 1067 1185
评价指标
训练模型需要提供一个评价指标。这里使用准确率做为评价指标。参数的 `命名规则` 跟上面类似。
``pred`` 参数对应的是模型的 forward 方法返回的 dict 中的一个 key 的名字。
``target`` 参数对应的是 :class:`~fastNLP.DataSet` 中作为标签的 :mod:`~fastNLP.core.field` 的名字。
.. code-block:: python
from fastNLP import AccuracyMetric
# metrics=AccuracyMetric() 在本例中与下面这行代码等价
metrics=AccuracyMetric(pred=Const.OUTPUT, target=Const.TARGET)
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自己编写训练过程
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如果你想用类似 PyTorch 的使用方法,自己编写训练过程,你可以参考下面这段代码。
其中使用了 fastNLP 提供的 :class:`~fastNLP.Batch` 来获得小批量训练的小批量数据,
使用 :class:`~fastNLP.BucketSampler` 做为 :class:`~fastNLP.Batch` 的参数来选择采样的方式。
Batch
fastNLP定义的 :class:`~fastNLP.Batch` 类在初始化时传入的参数有:
* dataset: :class:`~fastNLP.DataSet` 对象, 数据集
* batch_size: 取出的batch大小
* sampler: 规定使用的 :class:`~fastNLP.Sampler` 若为 None, 使用 :class:`~fastNLP.RandomSampler` Default: None
* as_numpy: 若为 True, 输出batch为 `numpy.array`. 否则为 `torch.Tensor` Default: False
* prefetch: 若为 True使用多进程预先取出下一batch. Default: False
sampler
fastNLP 实现的采样器有:
* :class:`~fastNLP.BucketSampler` 可以随机地取出长度相似的元素 【初始化参数: num_bucketsbucket的数量 batch_sizebatch大小 seq_len_field_namedataset中对应序列长度的 :mod:`~fastNLP.core.field` 的名字】
* SequentialSampler 顺序取出元素的采样器【无初始化参数】
* RandomSampler随机化取元素的采样器【无初始化参数】
以下代码使用BucketSampler作为Batch初始化的输入运用Batch自己写训练程序
.. code-block:: python
from fastNLP import BucketSampler
from fastNLP import Batch
from fastNLP.models import CNNText
from fastNLP import Tester
import torch
import time
embed_dim = 100
model = CNNText((len(vocab),embed_dim), num_classes=3, padding=2, dropout=0.1)
def train(epoch, data, devdata):
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001)
lossfunc = torch.nn.CrossEntropyLoss()
batch_size = 32
# 定义一个Batch传入DataSet规定batch_size和去batch的规则。
# 顺序Sequential随机Random相似长度组成一个batchBucket
train_sampler = BucketSampler(batch_size=batch_size, seq_len_field_name='seq_len')
train_batch = Batch(batch_size=batch_size, dataset=data, sampler=train_sampler)
start_time = time.time()
print("-"*5+"start training"+"-"*5)
for i in range(epoch):
loss_list = []
for batch_x, batch_y in train_batch:
optimizer.zero_grad()
output = model(batch_x['words'])
loss = lossfunc(output['pred'], batch_y['target'])
loss.backward()
optimizer.step()
loss_list.append(loss.item())
#这里verbose如果为0在调用Tester对象的test()函数时不输出任何信息,返回评估信息; 如果为1打印出验证结果返回评估信息
#在调用过Tester对象的test()函数后调用其_format_eval_results(res)函数,结构化输出验证结果
tester_tmp = Tester(devdata, model, metrics=AccuracyMetric(), verbose=0)
res=tester_tmp.test()
print('Epoch {:d} Avg Loss: {:.2f}'.format(i, sum(loss_list) / len(loss_list)),end=" ")
print(tester._format_eval_results(res),end=" ")
print('{:d}ms'.format(round((time.time()-start_time)*1000)))
loss_list.clear()
train(10, train_data, dev_data)
#使用tester进行快速测试
tester = Tester(test_data, model, metrics=AccuracyMetric())
tester.test()
这段代码的输出如下::
-----start training-----
Epoch 0 Avg Loss: 1.09 AccuracyMetric: acc=0.480787 58989ms
Epoch 1 Avg Loss: 1.00 AccuracyMetric: acc=0.500469 118348ms
Epoch 2 Avg Loss: 0.93 AccuracyMetric: acc=0.536082 176220ms
Epoch 3 Avg Loss: 0.87 AccuracyMetric: acc=0.556701 236032ms
Epoch 4 Avg Loss: 0.78 AccuracyMetric: acc=0.562324 294351ms
Epoch 5 Avg Loss: 0.69 AccuracyMetric: acc=0.58388 353673ms
Epoch 6 Avg Loss: 0.60 AccuracyMetric: acc=0.574508 412106ms
Epoch 7 Avg Loss: 0.51 AccuracyMetric: acc=0.589503 471097ms
Epoch 8 Avg Loss: 0.44 AccuracyMetric: acc=0.581068 529174ms
Epoch 9 Avg Loss: 0.39 AccuracyMetric: acc=0.572634 586216ms
[tester]
AccuracyMetric: acc=0.527426