当前位置: 首页 > news >正文

基于 TensorFlow 2 的 WGAN来生成表格数据、数值数据和序列数据。 WGAN生成对抗网络。代码仅供参考

在这里插入图片描述
WGAN生成对抗网络
基于python tensorflow2以下框架,环境应该如何自己配置?
表格数据、数值数据,序列数据生成
里面是一个标准函数的数据,读取自己数据需要自己改。可以随意替换纬度,需要自己手动改.在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

如何配置环境并编写一个基于 TensorFlow 2 的 WGAN(Wasserstein Generative Adversarial Network)来生成表格数据、数值数据和序列数据。我们将使用标准函数,并提供一个模板,你可以根据自己的数据进行调整。

代码仅供参考

环境配置

首先,确保你的 Python 环境已经安装了必要的库。你可以使用以下命令来安装所需的库:

pip install tensorflow numpy pandas matplotlib scikit-learn

代码实现

我们将编写一个通用的 WGAN 模型,可以处理不同类型的数值数据。这个模型将包括以下几个部分:

  1. 数据加载和预处理
  2. 构建 WGAN 模型
  3. 训练 WGAN 模型
  4. 生成数据
1. 数据加载和预处理

我们将编写一个函数来加载和预处理数据。这里我们假设你有一个 CSV 文件作为输入数据。

import os
import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.preprocessing import StandardScalerdef load_and_preprocess_data(file_path):# Load data from CSV filedata = pd.read_csv(file_path)# Separate features and labels if neededX = data.values# Normalize the datascaler = StandardScaler()X_scaled = scaler.fit_transform(X)return X_scaled, scaler# Example usage
data_path = 'your_data.csv'
X_scaled, scaler = load_and_preprocess_data(data_path)
2. 构建 WGAN 模型

我们将定义生成器和判别器网络。

import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.models import Model
from tensorflow.keras.layers import Input, Dense, Reshape, Flatten
from tensorflow.keras.optimizers import Adam
from tensorflow.keras.constraints import Constraintclass ClipConstraint(Constraint):def __init__(self, clip_value):self.clip_value = clip_valuedef __call__(self, weights):return tf.clip_by_value(weights, -self.clip_value, self.clip_value)def build_generator(latent_dim, output_shape):model = Sequential()model.add(Dense(128, activation='relu', input_dim=latent_dim))model.add(Dense(256, activation='relu'))model.add(Dense(512, activation='relu'))model.add(Dense(output_shape, activation='tanh'))return modeldef build_discriminator(input_shape):model = Sequential()model.add(Flatten(input_shape=input_shape))model.add(Dense(512, activation='relu', kernel_constraint=ClipConstraint(0.01)))model.add(Dense(256, activation='relu', kernel_constraint=ClipConstraint(0.01)))model.add(Dense(1))return modeldef wasserstein_loss(y_true, y_pred):return tf.reduce_mean(y_true * y_pred)def gradient_penalty_loss(y_true, y_pred, averaged_samples, weight):gradients = tf.gradients(y_pred, averaged_samples)[0]gradients_sqr = tf.square(gradients)gradient_penalty = tf.reduce_mean(tf.reduce_sum(gradients_sqr, axis=np.arange(1, len(gradients_sqr.shape))))return weight * gradient_penalty# Define parameters
latent_dim = 100
output_shape = X_scaled.shape[1]generator = build_generator(latent_dim, output_shape)
discriminator = build_discriminator((output_shape,))discriminator.compile(loss=wasserstein_loss, optimizer=Adam(lr=0.0001, beta_1=0.5), metrics=['accuracy'])discriminator.trainable = Falsegan_input = Input(shape=(latent_dim,))
generated_signal = generator(gan_input)
validity = discriminator(generated_signal)combined = Model(gan_input, validity)
combined.compile(loss=wasserstein_loss, optimizer=Adam(lr=0.0001, beta_1=0.5))
3. 训练 WGAN 模型

我们将编写训练循环来训练 WGAN 模型。

def train(generator, discriminator, combined, X_train, latent_dim, epochs=10000, batch_size=64, sample_interval=1000):valid = -np.ones((batch_size, 1))fake = np.ones((batch_size, 1))g_loss_list = []d_loss_list = []for epoch in range(epochs):idx = np.random.randint(0, X_train.shape[0], batch_size)real_signals = X_train[idx]noise = np.random.normal(0, 1, (batch_size, latent_dim))generated_signals = generator.predict(noise)d_loss_real = discriminator.train_on_batch(real_signals, valid)d_loss_fake = discriminator.train_on_batch(generated_signals, fake)alpha = np.random.random(size=(batch_size, 1, X_train.shape[1]))interpolated_signals = (alpha * real_signals) + ((1 - alpha) * generated_signals)validity_interpolated = discriminator.predict(interpolated_signals)gp_loss = gradient_penalty_loss(None, validity_interpolated, interpolated_signals, 10)d_loss = 0.5 * np.add(d_loss_real, d_loss_fake)[0] + gp_lossnoise = np.random.normal(0, 1, (batch_size, latent_dim))g_loss = combined.train_on_batch(noise, valid)if epoch % sample_interval == 0:print(f"{epoch} [D loss: {d_loss}] [G loss: {g_loss}]")g_loss_list.append(g_loss)d_loss_list.append(d_loss)return g_loss_list, d_loss_list# Train the model
g_loss_list, d_loss_list = train(generator, discriminator, combined, X_scaled, latent_dim)
4. 生成数据

我们将编写一个函数来生成新的数据样本。

def generate_data(generator, latent_dim, num_samples, scaler):noise = np.random.normal(0, 1, (num_samples, latent_dim))generated_signals = generator.predict(noise)generated_signals_rescaled = scaler.inverse_transform(generated_signals)return generated_signals_rescaled# Generate new data samples
num_samples = 1000
generated_data = generate_data(generator, latent_dim, num_samples, scaler)# Save generated data to a CSV file
pd.DataFrame(generated_data).to_csv('generated_data.csv', index=False)

完整代码

以下是完整的代码示例,包含了从数据加载、模型构建、训练到生成数据的所有步骤。

运行脚本

在终端中运行以下命令来执行整个流程:

python main.py

总结

以上文档包含了从数据加载、模型构建、训练到生成数据的所有步骤。希望这些详细的信息和代码能够帮助你顺利实施和优化你的 WGAN 模型。

自定义说明

  1. 数据文件路径: 修改 data_path 变量以指向你的数据文件。
  2. 数据维度: 根据你的数据维度调整 latent_dimoutput_shape 参数。
  3. 训练参数: 根据需要调整 epochs, batch_size, 和 sample_interval 等超参数。
  4. 生成样本数量: 修改 num_samples 变量以生成所需数量的数据样本。

通过这些步骤,可以灵活地使用 WGAN 生成各种类型的数值数据。

相关文章:

  • 【Java工程师面试全攻略】Day5:MySQL数据库面试精要
  • 【Linux】POSIX信号量
  • C#入门学习笔记 #8(委托)
  • 中达瑞和SHIS高光谱相机在黑色水彩笔墨迹鉴定中的应用
  • GIT - 如何从某个分支的 commit创建一个新的分支?
  • Day45
  • PlayWright | 初识微软出品的 WEB 应用自动化测试框架
  • QT中使用libcurl库实现到ftp服务器的上传和下载
  • 大话软工笔记—分析模型
  • Elasticsearch:spring2.x集成elasticsearch8.x
  • 基于Java(SpringBoot、Mybatis、SpringMvc)+MySQL实现(Web)小二结账系统
  • 网络安全全景解析
  • 多层PCB技术解析:从材料选型到制造工艺的深度实践
  • 【联网玩具】EN 18031欧盟网络安全认证
  • 【Linux】 Linux 进程控制
  • 用 NGINX 构建高效 SMTP 代理`ngx_mail_smtp_module`
  • 数据库三范式设计---小白初学+案例引入
  • 数据分析实战2(Tableau)
  • SpringCloud-基于SpringAMQP实现消息队列
  • 矩阵分解相关知识点总结(二)
  • php做网站界面代码/网络seo是什么意思
  • 网站建设公司河南郑州/对网站的建议和优化
  • 树莓派用来做网站/企业软文怎么写
  • 梁山做网站的公司/推广运营公司哪家好
  • 常州网站建设要多少钱/智能建站平台
  • 网站设计模板是什么/推广产品的方法和步骤