动手学深度学习17-kaggle竞赛实践小项目房价预测
kaggle竞赛
本节将动手操作实践一个kaggle比赛,房价预测。
可以先将未经优化的数据的预处理,模型的设计和超参的选择,可以动手操作,观察实现的过程以及结果,
获取和读取数据集
比赛的数据分为训练数据集和测试数据集。两个数据集都包括每栋房子的特征,如阶段类型,建造年份,房顶类型,地下室状况等特征值。这些特征值有连续的数字、离散的的标签甚至是缺失值Na,只有训练数据集包括了每栋房子的价格。我们可以通过Kaggle竞赛提供的接口访问并下载该数据集。
%matplotlib inline
import torch
import torch.nn as nn
import numpy as np
import pandas as pd
import sys
sys.path.append('..')
import d2lzh_pytorch as d2l
print(torch.__version__)
torch.set_default_tensor_type(torch.FloatTensor)
1.0.0
# 我们将数据解压缩之后放入当前目录下的../data/kaggle_house/文件夹下
train_data = pd.read_csv('data/kaggle_house/train.csv')
test_data = pd.read_csv('data/kaggle_house/test.csv')
#查看训练集包括的样本量以及特征量
train_data.shape
(1460, 81)
#查看测试集包括的样本量以及特征量
test_data.shape
(1459, 80)
# 先来看下训练数据集的前4个样本的前4个特征和最后两个特征以及标签
train_data.iloc[0:4,[0,1,2,3,-3,-2,-1]]
.dataframe tbody tr th:only-of-type {
vertical-align: middle;
}
.dataframe tbody tr th {
vertical-align: top;
}
.dataframe thead th {
text-align: right;
}
| Id | MSSubClass | MSZoning | LotFrontage | SaleType | SaleCondition | SalePrice | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 60 | RL | 65.0 | WD | Normal | 208500 |
| 1 | 2 | 20 | RL | 80.0 | WD | Normal | 181500 |
| 2 | 3 | 60 | RL | 68.0 | WD | Normal | 223500 |
| 3 | 4 | 70 | RL | 60.0 | WD | Abnorml | 140000 |
可以看到第一个特征是Id,它能帮助模型记住每个训练样本,但是难以推广到测试样本,所以我们不适用它来训练,我们将所有的训练和测试样本的79个特征按照样本连接。
all_features = pd.concat((train_data.iloc[:,1:-1],test_data.iloc[:,1:]),sort=False)
# 传入新的sort=False参数,保持默认的顺序进行数据连接
all_features.iloc[0:4,[0,1,2,-3,-2,-1]]
# 可以进一步核对的训练数据与样本数据的一致性
.dataframe tbody tr th:only-of-type {
vertical-align: middle;
}
.dataframe tbody tr th {
vertical-align: top;
}
.dataframe thead th {
text-align: right;
}
| MSSubClass | MSZoning | LotFrontage | YrSold | SaleType | SaleCondition | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 60 | RL | 65.0 | 2008 | WD | Normal |
| 1 | 20 | RL | 80.0 | 2007 | WD | Normal |
| 2 | 60 | RL | 68.0 | 2008 | WD | Normal |
| 3 | 70 | RL | 60.0 | 2006 | WD | Abnorml |
数据预处理
all_features.dtypes
# 查看特征的数据类型
MSSubClass int64
MSZoning object
LotFrontage float64
LotArea int64
Street object
Alley object
LotShape object
LandContour object
Utilities object
LotConfig object
LandSlope object
Neighborhood object
Condition1 object
Condition2 object
BldgType object
HouseStyle object
OverallQual int64
OverallCond int64
YearBuilt int64
YearRemodAdd int64
RoofStyle object
RoofMatl object
Exterior1st object
Exterior2nd object
MasVnrType object
MasVnrArea float64
ExterQual object
ExterCond object
Foundation object
BsmtQual object
...
HalfBath int64
BedroomAbvGr int64
KitchenAbvGr int64
KitchenQual object
TotRmsAbvGrd int64
Functional object
Fireplaces int64
FireplaceQu object
GarageType object
GarageYrBlt float64
GarageFinish object
GarageCars float64
GarageArea float64
GarageQual object
GarageCond object
PavedDrive object
WoodDeckSF int64
OpenPorchSF int64
EnclosedPorch int64
3SsnPorch int64
ScreenPorch int64
PoolArea int64
PoolQC object
Fence object
MiscFeature object
MiscVal int64
MoSold int64
YrSold int64
SaleType object
SaleCondition object
Length: 79, dtype: object
我们对连续数值的特征做标准化处理(standardization): 设定该特征在整个数据集上的均值为\(\mu, 标准差为\sigma。那么,我们可以将特征值的每个特征先减去\mu 再除以\sigma\)得到标准化后的每个特征值。对于确实的特征值,我们将其替换成该特征的均值
找出所有数值型的特征,然后标准化
numeric_features = all_features.dtypes[all_features.dtypes!='object'].index
all_features[numeric_features] = all_features[numeric_features].apply(
lambda x: (x-x.mean())/(x.std())
)
# 标准化后,每个特征的均值变为0,所以可以直接用0来替换缺失值
all_features = all_features.fillna(0)
处理离散值特征
all_features = pd.get_dummies(all_features,dummy_na=True)
# dummy_na= True,将缺失值也当做合法的特征值并为其创建指标的特征
all_features.shape
(2919, 354)
转化为DNArray后续训练
n_train = train_data.shape[0]
train_features = torch.tensor(all_features[:n_train].values,dtype=torch.float)
test_features = torch.tensor(all_features[n_train:].values,dtype=torch.float)
train_labels = torch.tensor(train_data.SalePrice.values,dtype=torch.float).view(-1,1)
训练模型
loss = torch.nn.MSELoss()
def get_net(feature_num):
net = nn.Linear(feature_num,1)
for param in net.parameters():
nn.init.normal_(param,mean=0,std=0.01)
return net
loss
MSELoss()
根据比赛的评估模型的对数均方根误差,给定预测值\(\hat{y}_{1},....\hat{y}_{n}\)和对应真实的标签 \(y_{1},...y_{n}\) 它的定义为
\]
对数均方根误差的实现日下。
def log_rmse(net,features,labels):
with torch.no_grad():
# 将小于1的值设定成1,似的取对数值更稳定
clipped_preds = torch.max(net(features),torch.tensor(1.0))
rmse = torch.sqrt(2*loss(clipped_preds.log(),labels.log())).mean()
return rmse.item()
下面的训练函数跟本章的前几节的不同之处在与使用了Adam优化算法。相对之前使用的小批量随机梯度下降,它对学习率相对不那么敏感。我们后续还会继续介绍该优化算法。
def train(net, train_features, train_labels, test_features, test_labels,
num_epochs, learning_rate, weight_decay, batch_size):
train_ls, test_ls = [], []
dataset = torch.utils.data.TensorDataset(train_features, train_labels)
train_iter = torch.utils.data.DataLoader(dataset, batch_size, shuffle=True)
# 这里使用了Adam优化算法
optimizer = torch.optim.Adam(params=net.parameters(), lr=learning_rate, weight_decay=weight_decay)
net = net.float()
for epoch in range(num_epochs):
for X, y in train_iter:
l = loss(net(X.float()), y.float())
optimizer.zero_grad()
l.backward()
optimizer.step()
train_ls.append(log_rmse(net, train_features, train_labels))
if test_labels is not None:
test_ls.append(log_rmse(net, test_features, test_labels))
return train_ls, test_ls
k折交叉验证
在之前的模型选择、欠拟合、过拟合的章节中介绍了K折交叉验证。它将用来选择模型设计并调价参数。
下面实现咯额一个函数,它返货第i折交叉验证是所需的训练和验证数据
def get_k_fold_data(k,i,X,y):
# 返回第i 折交叉验证时所需要的训练和验证数据
assert k>1
fold_size = X.shape[0]//k
X_train,y_train = None,None
for j in range(k):
idx = slice(j * fold_size,(j+1)*fold_size)
X_part,y_part = X[idx,:],y[idx]
if j==i: # 没有验证数据,全部用来训练
X_valid,y_valid = X_part,y_part
elif X_train is None:
X_train,y_train = X_part,y_part
else:
X_train = torch.cat((X_train,X_part),dim=0)
y_train = torch.cat((y_train,y_part),dim=0)
return X_train,y_train,X_valid,y_valid
在K折交叉验证中我们训练K次并返回训练和验证的平均误差
def k_fold(k, X_train, y_train, num_epochs,
learning_rate, weight_decay, batch_size):
train_l_sum, valid_l_sum = 0, 0
for i in range(k):
data = get_k_fold_data(k, i, X_train, y_train)
net = get_net(X_train.shape[1])
train_ls, valid_ls = train(net, *data, num_epochs, learning_rate,
weight_decay, batch_size)
train_l_sum += train_ls[-1]
valid_l_sum += valid_ls[-1]
if i == 0:
d2l.semilogy(range(1, num_epochs + 1), train_ls, 'epochs', 'rmse',
range(1, num_epochs + 1), valid_ls,
['train', 'valid'])
print('fold %d, train rmse %f, valid rmse %f' % (i, train_ls[-1], valid_ls[-1]))
return train_l_sum / k, valid_l_sum / k
k, num_epochs, lr, weight_decay, batch_size = 5, 100, 5, 0, 64
train_l, valid_l = k_fold(k, train_features, train_labels, num_epochs, lr,
weight_decay, batch_size)
print('%d-fold validation: avg train rmse %f, avg valid rmse %f'
% (k, train_l, valid_l))
fold 0, train rmse 0.240307, valid rmse 0.221751
fold 1, train rmse 0.229595, valid rmse 0.265282
fold 2, train rmse 0.232500, valid rmse 0.238713
fold 3, train rmse 0.236631, valid rmse 0.218289
fold 4, train rmse 0.230635, valid rmse 0.258359
5-fold validation: avg train rmse 0.233934, avg valid rmse 0.240479

预测样本,并提交结果
def train_and_pred(train_features, test_features, train_labels, test_data,
num_epochs, lr, weight_decay, batch_size):
net = get_net(train_features.shape[1])
train_ls, _ = train(net, train_features, train_labels, None, None,
num_epochs, lr, weight_decay, batch_size)
d2l.semilogy(range(1, num_epochs + 1), train_ls, 'epochs', 'rmse')
print('train rmse %f' % train_ls[-1])
preds = net(test_features).detach().numpy()
test_data['SalePrice'] = pd.Series(preds.reshape(1, -1)[0])
submission = pd.concat([test_data['Id'], test_data['SalePrice']], axis=1)
submission.to_csv('./submission.csv', index=False)
train_and_pred(train_features, test_features, train_labels, test_data, num_epochs, lr, weight_decay, batch_size)
train rmse 0.229653

动手学深度学习17-kaggle竞赛实践小项目房价预测的更多相关文章
- 对比《动手学深度学习》 PDF代码+《神经网络与深度学习 》PDF
随着AlphaGo与李世石大战的落幕,人工智能成为话题焦点.AlphaGo背后的工作原理"深度学习"也跳入大众的视野.什么是深度学习,什么是神经网络,为何一段程序在精密的围棋大赛中 ...
- 【动手学深度学习】Jupyter notebook中 import mxnet出错
问题描述 打开d2l-zh目录,使用jupyter notebook打开文件运行,import mxnet 出现无法导入mxnet模块的问题, 但是命令行运行是可以导入mxnet模块的. 原因: 激活 ...
- 小白学习之pytorch框架(2)-动手学深度学习(begin-random.shuffle()、torch.index_select()、nn.Module、nn.Sequential())
在这向大家推荐一本书-花书-动手学深度学习pytorch版,原书用的深度学习框架是MXNet,这个框架经过Gluon重新再封装,使用风格非常接近pytorch,但是由于pytorch越来越火,个人又比 ...
- 动手学深度学习14- pytorch Dropout 实现与原理
方法 从零开始实现 定义模型参数 网络 评估函数 优化方法 定义损失函数 数据提取与训练评估 pytorch简洁实现 小结 针对深度学习中的过拟合问题,通常使用丢弃法(dropout),丢弃法有很多的 ...
- 动手学深度学习9-多层感知机pytorch
多层感知机 隐藏层 激活函数 小结 多层感知机 之前已经介绍过了线性回归和softmax回归在内的单层神经网络,然后深度学习主要学习多层模型,后续将以多层感知机(multilayer percetro ...
- 动手学深度学习6-认识Fashion_MNIST图像数据集
获取数据集 读取小批量样本 小结 本节将使用torchvision包,它是服务于pytorch深度学习框架的,主要用来构建计算机视觉模型. torchvision主要由以下几个部分构成: torchv ...
- 动手学深度学习1- pytorch初学
pytorch 初学 Tensors 创建空的tensor 创建随机的一个随机数矩阵 创建0元素的矩阵 直接从已经数据创建tensor 创建新的矩阵 计算操作 加法操作 转化形状 tensor 与nu ...
- 《动手学深度学习》系列笔记—— 1.2 Softmax回归与分类模型
目录 softmax的基本概念 交叉熵损失函数 模型训练和预测 获取Fashion-MNIST训练集和读取数据 get dataset softmax从零开始的实现 获取训练集数据和测试集数据 模型参 ...
- mxnet 动手学深度学习
http://zh.gluon.ai/chapter_crashcourse/introduction.html 强化学习(Reinforcement Learning) 如果你真的有兴趣用机器学习开 ...
随机推荐
- 基础查询-SQL和Linq相互化
目录 SELECT SQL SELECT DISTINCT 语句 WHERE 和 操作符 BETWEEN 和操作符 LIKE 和通配符 ORDER BY 排序 TOP In Alias(as) EXI ...
- ThreadLocal(线程本地存储)
1. ThreadLocal,即线程本地变量或线程本地存储. threadlocal的作用是提供线程内的局部变量,这种变量在线程的生命周期内起作用,减少同一个线程内多个函数或组件之间一些公共变量传递的 ...
- HTTP协议中的Range和Content-Range
" 琢磨HTTP协议的每一个细节." HTTP协议博大精深,每一个细节都应细细体会. 否则,在协议还原的过程中,你会遇到各种问题. 今天,本文中将对HTTP协议的Range和Con ...
- 强大的Charles的使用,强大的flutter1.9
<a href="http://www.cocoachina.com/articles/37551?filter=ios"> 强大的Charles 强大的flutter
- 复习一下KVC
一. 前言 KVC(Key Value Coding)是Cocoa框架为开发者提供的非常强大的工具,简单解释为:键值编码.它依赖于Runtime,在OC的动态性方面发挥了重要作用. 它主要的功能在于直 ...
- Linux 查看 添加 修改路由
最近搭建vpn, 使用 ssh 隧道一直在涉及路由相关问题,今天简单整理一下,方便下次使用: 查看路由: [jsi@localhost Desktop]$ route Kernel IP routin ...
- Linux:挂载磁盘分区
查看挂载的分区 df 命令主要用来了解系统中已经挂载的各个文件系统的磁盘使用情况. 常用选项: "-h" ,显示更易读的容量单位: "-T" ,显示文件系统的类 ...
- Linux:路径的概念及路径的切换
路径分为绝对路径和相对路径 绝对路径:从/根开头的路径为绝对路径 相对路径:以当前目录为开头的为相对路径 根目录:/ 家目录:普通用户的家目录在/home下,root用户的家目录是/root 切换目录 ...
- 手写面试编程题- 数组去重 深拷贝 获取文本节点 设置奇数偶数背景色 JS中检测变量为string类型的方法 第6题闭包 将两个数组合并为一个数组 怎样添加、移除、移动、复制、创建和查找节点? 继承 对一个数组实现随机排序 让元素水平 垂直居中的三种方式 通过jQuery的extend方法实现深拷贝
第1题==>实现数组去重 通过 new Set(数组名) // var arr = [12, 12, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 6]; // var newarr1 = new Set ...
- python 给多人发送邮件,且将结果添加为附件
import unittest,HTMLTestRunnerimport osdef runa(): path=os.getcwd() print(path) a=unittest.defaultTe ...