【深度学习练习】心脏病预测

• 🍨 本文为🔗365天深度学习训练营 中的学习记录博客
• 🍖 原作者：K同学啊

一、什么是RNN

RNN与传统神经网络最大的区别在于，每次都会将前一次的输出结果，带到下一隐藏层中一起训练。如下图所示：

二、前期工作

1. 设置GPU

import tensorflow as tf

gpus = tf.config.list_physical_devices("GPU")

if gpus:
    gpu0 = gpus[0]                                        #如果有多个GPU，仅使用第0个GPU
    tf.config.experimental.set_memory_growth(gpu0, True)  #设置GPU显存用量按需使用
    tf.config.set_visible_devices([gpu0],"GPU")

2. 导入数据

数据介绍：

age：年龄
sex：性别
cp：胸痛类型 (4 values)
trestbps：静息血压
chol：血清胆甾醇 (mg/dl）
fbs：空腹血糖 > 120 mg/dl
restecg：静息心电图结果 (值 0,1 ,2)
thalach：达到的最大心率
exang：运动诱发的心绞痛
oldpeak：相对于静止状态，运动引起的ST段压低
slope：运动峰值 ST 段的斜率
ca：荧光透视着色的主要血管数量 (0-3)
thal：0 = 正常；1 = 固定缺陷；2 = 可逆转的缺陷
target：0 = 心脏病发作的几率较小 1 = 心脏病发作的几率更大

import pandas as pd
import numpy as np

df = pd.read_csv(r"D:\Personal Data\Learning Data\DL Learning Data\heart.csv")
df

输出：

3. 检查数据

df.isnull().sum()

输出：

三、数据预处理

1. 划分数据集

from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.model_selection import train_test_split

x = df.iloc[:,:-1]
y = df.iloc[:,-1]

x_train, x_test, y_train, y_test = train_test_split(x, y, test_size=0.1, random_state=1)

x_train.shape, y_train.shape

输出：

2. 标准化

# 将每一列特征标准化为标准正太分布，注意，标准化是针对每一列而言的
sc = StandardScaler()
x_train = sc.fit_transform(x_train)
x_test  = sc.transform(x_test)

x_train = x_train.reshape(x_train.shape[0], x_train.shape[1], 1)
x_test  = x_test.reshape(x_test.shape[0], x_test.shape[1], 1)

3. 构建RNN模型

import tensorflow
from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Dense,LSTM,SimpleRNN

model = Sequential()
model.add(SimpleRNN(128, input_shape= (13,1),return_sequences=True,activation='relu'))
model.add(SimpleRNN(64,return_sequences=True, activation='relu'))
model.add(SimpleRNN(32, activation='relu'))
model.add(Dense(64, activation='relu'))
model.add(Dense(1, activation='sigmoid'))
model.summary()

输出：

五、编译模型

opt = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=1e-4)
model.compile(loss='binary_crossentropy', optimizer=opt,metrics=['accuracy'])

六、训练模型

epochs = 50

history = model.fit(x_train, y_train,
                    epochs=epochs,
                    batch_size=128,
                    validation_data=(x_test, y_test),
                    verbose=1)

部分输出：

model.evaluate(x_test,y_test)

输出：

七、模型评估

import matplotlib.pyplot as plt

acc = history.history['accuracy']
val_acc = history.history['val_accuracy']

loss = history.history['loss']
val_loss = history.history['val_loss']

epochs_range = range(epochs)

plt.figure(figsize=(14, 4))
plt.subplot(1, 2, 1)

plt.plot(epochs_range, acc, label='Training Accuracy')
plt.plot(epochs_range, val_acc, label='Validation Accuracy')
plt.legend(loc='lower right')
plt.title('Training and Validation Accuracy')

plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(epochs_range, loss, label='Training Loss')
plt.plot(epochs_range, val_loss, label='Validation Loss')
plt.legend(loc='upper right')
plt.title('Training and Validation Loss')
plt.show()

最后准确率输出：

scores = model.evaluate(x_test, y_test, verbose=0)
print("%s: %.2f%%" % (model.metrics_names[1], scores[1]*100))

八、总结

1. 注意numpy与panda以及matplotlib等之间的兼容性
2. 注意对每一列的特征数据标准化处理