当前位置: 首页 > news >正文

深度学习(37)—— 图神经网络GNN(2)

深度学习(37)—— 图神经网络GNN(2)

这一期主要是一些简单示例,针对不同的情况,使用的数据都是torch_geometric的内置数据集

文章目录

  • 深度学习(37)—— 图神经网络GNN(2)
    • 1. 一个graph对节点分类
    • 2. 多个graph对图分类
    • 3.Cluster-GCN:当遇到数据很大的图

1. 一个graph对节点分类

from torch_geometric.datasets import Planetoid  # 下载数据集用的
from torch_geometric.transforms import NormalizeFeatures
from torch_geometric.nn import GCNConv
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.manifold import TSNE
import torch
from torch.nn import Linear
import torch.nn.functional as F# 可视化部分
def visualize(h, color):z = TSNE(n_components=2).fit_transform(h.detach().cpu().numpy())plt.figure(figsize=(10, 10))plt.xticks([])plt.yticks([])plt.scatter(z[:, 0], z[:, 1], s=70, c=color, cmap="Set2")plt.show()# 加载数据
dataset = Planetoid(root='data/Planetoid', name='Cora', transform=NormalizeFeatures())  # transform预处理
print(f'Dataset: {dataset}:')
print('======================')
print(f'Number of graphs: {len(dataset)}')
print(f'Number of features: {dataset.num_features}')
print(f'Number of classes: {dataset.num_classes}')data = dataset[0]  # Get the first graph object.
print()
print(data)
print('===========================================================================================================')# Gather some statistics about the graph.
print(f'Number of nodes: {data.num_nodes}')
print(f'Number of edges: {data.num_edges}')
print(f'Average node degree: {data.num_edges / data.num_nodes:.2f}')
print(f'Number of training nodes: {data.train_mask.sum()}')
print(f'Training node label rate: {int(data.train_mask.sum()) / data.num_nodes:.2f}')
print(f'Has isolated nodes: {data.has_isolated_nodes()}')
print(f'Has self-loops: {data.has_self_loops()}')
print(f'Is undirected: {data.is_undirected()}')# 网络定义
class GCN(torch.nn.Module):def __init__(self, hidden_channels):super().__init__()torch.manual_seed(1234567)self.conv1 = GCNConv(dataset.num_features, hidden_channels)self.conv2 = GCNConv(hidden_channels, dataset.num_classes)def forward(self, x, edge_index):x = self.conv1(x, edge_index)x = x.relu()x = F.dropout(x, p=0.5, training=self.training)x = self.conv2(x, edge_index)return xmodel = GCN(hidden_channels=16)
print(model)# 训练模型
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.01, weight_decay=5e-4)
criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss()def train():model.train()optimizer.zero_grad()out = model(data.x, data.edge_index)loss = criterion(out[data.train_mask], data.y[data.train_mask])loss.backward()optimizer.step()return lossdef test():model.eval()out = model(data.x, data.edge_index)pred = out.argmax(dim=1)test_correct = pred[data.test_mask] == data.y[data.test_mask]test_acc = int(test_correct.sum()) / int(data.test_mask.sum())return test_accfor epoch in range(1, 101):loss = train()print(f'Epoch: {epoch:03d}, Loss: {loss:.4f}')test_acc = test()
print(f'Test Accuracy: {test_acc:.4f}')
model.eval()
out = model(data.x, data.edge_index)
visualize(out, color=data.y)

2. 多个graph对图分类

  • 图也可以进行batch,做法和图像以及文本的batch是一样的
  • 和对一张图中的节点分类不同的是:多了聚合操作 将各个节点特征汇总成全局特征,将其作为整个图的编码
import torch
from torch_geometric.datasets import TUDataset  # 分子数据集:https://chrsmrrs.github.io/datasets/
from torch_geometric.loader import DataLoader
from torch.nn import Linear
import torch.nn.functional as F
from torch_geometric.nn import GCNConv
from torch_geometric.nn import global_mean_pool# 加载数据
dataset = TUDataset(root='data/TUDataset', name='MUTAG')
print(f'Dataset: {dataset}:')
print('====================')
print(f'Number of graphs: {len(dataset)}')
print(f'Number of features: {dataset.num_features}')
print(f'Number of classes: {dataset.num_classes}')data = dataset[0]  # Get the first graph object.
print(data)
print('=============================================================')# Gather some statistics about the first graph.
# print(f'Number of nodes: {data.num_nodes}')
# print(f'Number of edges: {data.num_edges}')
# print(f'Average node degree: {data.num_edges / data.num_nodes:.2f}')
# print(f'Has isolated nodes: {data.has_isolated_nodes()}')
# print(f'Has self-loops: {data.has_self_loops()}')
# print(f'Is undirected: {data.is_undirected()}')train_dataset = dataset
print(f'Number of training graphs: {len(train_dataset)}')# 数据用dataloader加载
train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=8, shuffle=True)
for step, data in enumerate(train_loader):print(f'Step {step + 1}:')print('=======')print(f'Number of graphs in the current batch: {data.num_graphs}')print(data)print()# 模型定义
class GCN(torch.nn.Module):def __init__(self, hidden_channels):super(GCN, self).__init__()torch.manual_seed(12345)self.conv1 = GCNConv(dataset.num_node_features, hidden_channels)self.conv2 = GCNConv(hidden_channels, hidden_channels)self.conv3 = GCNConv(hidden_channels, hidden_channels)self.lin = Linear(hidden_channels, dataset.num_classes)def forward(self, x, edge_index, batch):# 1.对各节点进行编码x = self.conv1(x, edge_index)x = x.relu()x = self.conv2(x, edge_index)x = x.relu()x = self.conv3(x, edge_index)# 2. 平均操作x = global_mean_pool(x, batch)  # [batch_size, hidden_channels]# 3. 输出x = F.dropout(x, p=0.5, training=self.training)x = self.lin(x)return xmodel = GCN(hidden_channels=64)
print(model)# 训练
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.01)
criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss()
def train():model.train()for data in train_loader:  # Iterate in batches over the training dataset.out = model(data.x, data.edge_index, data.batch)  # Perform a single forward pass.loss = criterion(out, data.y)  # Compute the loss.loss.backward()  # Derive gradients.optimizer.step()  # Update parameters based on gradients.optimizer.zero_grad()  # Clear gradients.def test(loader):model.eval()correct = 0for data in loader:  # Iterate in batches over the training/test dataset.out = model(data.x, data.edge_index, data.batch)pred = out.argmax(dim=1)  # Use the class with highest probability.correct += int((pred == data.y).sum())  # Check against ground-truth labels.return correct / len(loader.dataset)  # Derive ratio of correct predictions.for epoch in range(1, 3):train()train_acc = test(train_loader)print(f'Epoch: {epoch:03d}, Train Acc: {train_acc:.4f}')

3.Cluster-GCN:当遇到数据很大的图

  • 传统的GCN,层数越多,计算越大
  • 针对每个cluster进行GCN计算之后更新,数据量会小很多

但是存在问题:如果将一个大图聚类成多个小图,最大的问题是如何丢失这些子图之间的连接关系?——在每个batch中随机将batch里随机n个子图连接起来再计算
在这里插入图片描述

  • 使用torch_geometric的内置方法

    • 首先使用cluster方法分区
    • 之后使用clusterloader构建batch

【即】分区后对每个区域进行batch的分配

# 遇到特别大的图该怎么办?
# 图中点和边的个数都非常大的时候会遇到什么问题呢?
# 当层数较多时,显存不够import torch
import torch.nn.functional as F
from torch_geometric.nn import GCNConv
from torch_geometric.datasets import Planetoid
from torch_geometric.transforms import NormalizeFeatures
from torch_geometric.loader import ClusterData, ClusterLoaderdataset = Planetoid(root='data/Planetoid', name='PubMed', transform=NormalizeFeatures())
print(f'Dataset: {dataset}:')
print('==================')
print(f'Number of graphs: {len(dataset)}')
print(f'Number of features: {dataset.num_features}')
print(f'Number of classes: {dataset.num_classes}')data = dataset[0]  # Get the first graph object.
print(data)
print('===============================================================================================================')# Gather some statistics about the graph.
print(f'Number of nodes: {data.num_nodes}')
print(f'Number of edges: {data.num_edges}')
print(f'Average node degree: {data.num_edges / data.num_nodes:.2f}')
print(f'Number of training nodes: {data.train_mask.sum()}')
print(f'Training node label rate: {int(data.train_mask.sum()) / data.num_nodes:.3f}')
print(f'Has isolated nodes: {data.has_isolated_nodes()}')
print(f'Has self-loops: {data.has_self_loops()}')
print(f'Is undirected: {data.is_undirected()}')# 数据分区构建batch,构建好batch,1个epoch中有4个batch
torch.manual_seed(12345)
cluster_data = ClusterData(data, num_parts=128)  # 1. 分区
train_loader = ClusterLoader(cluster_data, batch_size=32, shuffle=True)  # 2. 构建batch.total_num_nodes = 0
for step, sub_data in enumerate(train_loader):print(f'Step {step + 1}:')print('=======')print(f'Number of nodes in the current batch: {sub_data.num_nodes}')print(sub_data)print()total_num_nodes += sub_data.num_nodes
print(f'Iterated over {total_num_nodes} of {data.num_nodes} nodes!')# 模型定义
class GCN(torch.nn.Module):def __init__(self, hidden_channels):super(GCN, self).__init__()torch.manual_seed(12345)self.conv1 = GCNConv(dataset.num_node_features, hidden_channels)self.conv2 = GCNConv(hidden_channels, dataset.num_classes)def forward(self, x, edge_index):x = self.conv1(x, edge_index)x = x.relu()x = F.dropout(x, p=0.5, training=self.training)x = self.conv2(x, edge_index)return xmodel = GCN(hidden_channels=16)
print(model)# 训练模型
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.01, weight_decay=5e-4)
criterion = torch.nn.CrossEntropyLoss()def train():model.train()for sub_data in train_loader:out = model(sub_data.x, sub_data.edge_index)loss = criterion(out[sub_data.train_mask], sub_data.y[sub_data.train_mask])loss.backward()optimizer.step()optimizer.zero_grad()def test():model.eval()out = model(data.x, data.edge_index)pred = out.argmax(dim=1)accs = []for mask in [data.train_mask, data.val_mask, data.test_mask]:correct = pred[mask] == data.y[mask]accs.append(int(correct.sum()) / int(mask.sum()))return accsfor epoch in range(1, 51):loss = train()train_acc, val_acc, test_acc = test()print(f'Epoch: {epoch:03d}, Train: {train_acc:.4f}, Val Acc: {val_acc:.4f}, Test Acc: {test_acc:.4f}')

这个还是很基础的一些,下一篇会说如何定义自己的数据。还有进阶版的案例。
所有项目代码已经放在github上了,欢迎造访

相关文章:

深度学习(37)—— 图神经网络GNN(2)

深度学习(37)—— 图神经网络GNN(2) 这一期主要是一些简单示例,针对不同的情况,使用的数据都是torch_geometric的内置数据集 文章目录 深度学习(37)—— 图神经网络GNN&#xff08…...

Unity游戏源码分享-乐节奏休闲游戏源码 guitar hero 支持mobile

Unity游戏源码分享-乐节奏休闲游戏源码 guitar hero 支持mobile 完整版下载地址:https://download.csdn.net/download/Highning0007/88198766...

VS Code配置Prettier格式化Apex

先决条件 安装nodejs和npm安装vs code安装salesforce extension pack 配置Prettier Apex 创建本地Salesforce项目 (Standard) command shift p -> SFDX: Create Project with Manifest -> Standard 打开terminal运行npm init生成package.json文件 安装prettier ap…...

Spring-Cloud-Loadblancer详细分析_4

在RoundRobinLoadBalancer.choose中的serviceInstanceListSupplierProvider就是获取服务列表的关键,那么此对象是怎么拿到的呢,让我们回到RoundRobinLoadBalancer的创建过程 Configuration(proxyBeanMethods false) ConditionalOnDiscoveryEnabled pub…...

openocd调试esp32(通过FT232H)

之前在学习ESP32,其中有一部分课程是学习openocd通过JTAG调试程序的,因为我用的是ESP32-wroom,usb端口没有集成对应的usb转jtag的ft232,查了ESP32相关的资料(JTAG 调试 - ESP32 - — ESP-IDF 编程指南 latest 文档 (es…...

Nokia5110使用方法及实例编写51单片机

文章目录 Nokia5110实物图引脚和原理图51单片机实例软件模拟SPI实现控制Nokia5110显示字符发送字节时序图(图片太多了,关键图片已截取出来)初始化需要配置实例编写回顾接线结束Nokia5110 Nokia是诺基亚拆下来的屏幕。使用SPI控制 84x48 的点阵 LCD,可以显示 4 行汉字,采用…...

3个月快速入门LoRa物联网传感器开发

在这里插入图片描述 快速入门LoRa物联网传感器开发 LoRa作为一种LPWAN(低功耗广域网络)无线通信技术,非常适合物联网传感器和行业应用。要快速掌握LoRa开发,需要系统学习理论知识,并通过实际项目积累经验。 摘要: 先学习LoRa基础知识:原理、网络架构、协议等,大概需要2周时间…...

【小梦C嘎嘎——启航篇】内存管理小知识~

【小梦C嘎嘎——启航篇】内存管理小知识~😎 前言🙌malloc/calloc/realloc的区别?new 与 deletenew与delete要找好搭档才能保证万无一失 new 与 delete的内部实现细节是怎么样的呢???new 的内部实现细节dele…...

ClickHouse查看执行计划(EXPLAIN语法)

1.EXPLAIN 语法示例 EXPLAIN [AST | SYNTAX | QUERY TREE | PLAN | PIPELINE | ESTIMATE | TABLE OVERRIDE] [setting value, ...] [ SELECT ... | tableFunction(...) [COLUMNS (...)] [ORDER BY ...] [PARTITION BY ...] [PRIMARY KEY] [SAMPLE BY ...] [T…...

线程池

线程池 什么是线程池? 想象一下 假设我是个漂亮妹子,这时候接受了舔狗A的表白,随着时间的推移,逐渐不喜欢A这小子了,于是我就想换个男朋友,可是 1.处理分手,需要消耗一定成本 2.再找一个新对象…...

配置:Terminal和oh-my-posh

目录 命令行安装oh-my-posh查看安装情况配置PowerShell启用oh-my-posh、设置主题配色安装字体Terminal中的配置 命令行安装oh-my-posh Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force; Invoke-Expression ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString(https://ohmy…...

数据结构--BFS求最短路

数据结构–BFS求最短路 BFS求⽆权图的单源最短路径 注:⽆权图可以视为⼀种特殊的带权图,只是每条边的权值都为1 以 2 为 b e g i n 位置 以2为begin位置 以2为begin位置 代码实现 //求顶点u到其他顶点的最短路径 void BFS_MIN_Distance(Graph G, int u…...

FPGA应用学习笔记----定点除法的gold算法流水线设计

猜一个Y0 a和b上下都Y0 分母越接近一,分子就越接近答案 误差: 下一步迭代为 Y的迭代值: 误差值: 代码的实现如上所示...

Nginx转发的原理和负载均衡

一、Nginx转发的原理 Nginx是一个高性能的反向代理服务器,它可以用于实现请求的转发和负载均衡。以下是Nginx转发的基本原理: 客户端发送请求:客户端向Nginx服务器发送HTTP请求。 Nginx接收请求:Nginx服务器接收到客户端的请求。…...

怎么换ip地址 电脑切换ip地址方法

互联网时代,IP地址是我们在网络上进行通信和访问的身份标识。有时候,我们可能需要更改IP地址,以便获得更好的网络体验或绕过某些限制。本文将介绍如何使用深度IP转换器来更改IP地址。 1:了解IP地址 IP地址是一个由数字和点组成的标…...

软件设计基础

巩固基础,砥砺前行 。 只有不断重复,才能做到超越自己。 能坚持把简单的事情做到极致,也是不容易的。 软件项目管理。 在经历了软件危机和大连的软件项目失败以后,人们对软件工程专业的现状进行了多次分析。得出了普遍性的结论&…...

OptaPlanner笔记5

2.4 与spring boot集成 2.4.4 添加依赖 <dependency><groupId>org.optaplanner</groupId><artifactId>optaplanner-spring-boot-starter</artifactId> </dependency>2.4.8 创建求解器服务 import org.optaplanner.core.api.solver.Solv…...

PS注意事项优漫动游

PS入门注意事项AdobePhotoshop是目前最流行的平面设计软件之一。可以说&#xff0c;只要你接触平面设计&#xff0c;那么无论早晚&#xff0c;你都要和它打交道。关于Photoshop&#xff0c;要说的实在太多太多&#xff0c;但不论你想让它成为你的左膀右臂&#xff0c;或者仅仅是…...

matplotlib 判断鼠标是否点击在当前线上

在开发中有一个需求&#xff1a;对生成的一条线进行拖拽。 我将这个方法实现在线所在的类里&#xff0c;这个过程中需要判断鼠标是否点击在当前线上&#xff0c;从而实现拖拽。 实现代码如下&#xff1a; # 点击事件 def on_press(self,event):if event.inaxes ! self.ax:retur…...

bash中(冒号破折号)的用法 —— 筑梦之路

${PUBLIC_INTERFACE:-eth0} :- 的用途是什么&#xff1f; 含义&#xff1a;如果 $PUBLIC_INTERFACE 存在且不是 null&#xff0c;则返回其值&#xff0c;否则返回 "eth0"。 ${parameter:-word} 使用默认值。如果 parameter 未设置或为 null&#xff0c;则 word 的扩…...

Python|GIF 解析与构建(5):手搓截屏和帧率控制

目录 Python&#xff5c;GIF 解析与构建&#xff08;5&#xff09;&#xff1a;手搓截屏和帧率控制 一、引言 二、技术实现&#xff1a;手搓截屏模块 2.1 核心原理 2.2 代码解析&#xff1a;ScreenshotData类 2.2.1 截图函数&#xff1a;capture_screen 三、技术实现&…...

测试微信模版消息推送

进入“开发接口管理”--“公众平台测试账号”&#xff0c;无需申请公众账号、可在测试账号中体验并测试微信公众平台所有高级接口。 获取access_token: 自定义模版消息&#xff1a; 关注测试号&#xff1a;扫二维码关注测试号。 发送模版消息&#xff1a; import requests da…...

基于FPGA的PID算法学习———实现PID比例控制算法

基于FPGA的PID算法学习 前言一、PID算法分析二、PID仿真分析1. PID代码2.PI代码3.P代码4.顶层5.测试文件6.仿真波形 总结 前言 学习内容&#xff1a;参考网站&#xff1a; PID算法控制 PID即&#xff1a;Proportional&#xff08;比例&#xff09;、Integral&#xff08;积分&…...

鸿蒙中用HarmonyOS SDK应用服务 HarmonyOS5开发一个医院查看报告小程序

一、开发环境准备 ​​工具安装​​&#xff1a; 下载安装DevEco Studio 4.0&#xff08;支持HarmonyOS 5&#xff09;配置HarmonyOS SDK 5.0确保Node.js版本≥14 ​​项目初始化​​&#xff1a; ohpm init harmony/hospital-report-app 二、核心功能模块实现 1. 报告列表…...

NLP学习路线图(二十三):长短期记忆网络(LSTM)

在自然语言处理(NLP)领域,我们时刻面临着处理序列数据的核心挑战。无论是理解句子的结构、分析文本的情感,还是实现语言的翻译,都需要模型能够捕捉词语之间依时序产生的复杂依赖关系。传统的神经网络结构在处理这种序列依赖时显得力不从心,而循环神经网络(RNN) 曾被视为…...

USB Over IP专用硬件的5个特点

USB over IP技术通过将USB协议数据封装在标准TCP/IP网络数据包中&#xff0c;从根本上改变了USB连接。这允许客户端通过局域网或广域网远程访问和控制物理连接到服务器的USB设备&#xff08;如专用硬件设备&#xff09;&#xff0c;从而消除了直接物理连接的需要。USB over IP的…...

Python基于历史模拟方法实现投资组合风险管理的VaR与ES模型项目实战

说明&#xff1a;这是一个机器学习实战项目&#xff08;附带数据代码文档&#xff09;&#xff0c;如需数据代码文档可以直接到文章最后关注获取。 1.项目背景 在金融市场日益复杂和波动加剧的背景下&#xff0c;风险管理成为金融机构和个人投资者关注的核心议题之一。VaR&…...

省略号和可变参数模板

本文主要介绍如何展开可变参数的参数包 1.C语言的va_list展开可变参数 #include <iostream> #include <cstdarg>void printNumbers(int count, ...) {// 声明va_list类型的变量va_list args;// 使用va_start将可变参数写入变量argsva_start(args, count);for (in…...

在鸿蒙HarmonyOS 5中使用DevEco Studio实现企业微信功能

1. 开发环境准备 ​​安装DevEco Studio 3.1​​&#xff1a; 从华为开发者官网下载最新版DevEco Studio安装HarmonyOS 5.0 SDK ​​项目配置​​&#xff1a; // module.json5 {"module": {"requestPermissions": [{"name": "ohos.permis…...

解决:Android studio 编译后报错\app\src\main\cpp\CMakeLists.txt‘ to exist

现象&#xff1a; android studio报错&#xff1a; [CXX1409] D:\GitLab\xxxxx\app.cxx\Debug\3f3w4y1i\arm64-v8a\android_gradle_build.json : expected buildFiles file ‘D:\GitLab\xxxxx\app\src\main\cpp\CMakeLists.txt’ to exist 解决&#xff1a; 不要动CMakeLists.…...