Python 解析參數(shù)的三種方法
Let's go!
我們以機(jī)器學(xué)習(xí)當(dāng)中的調(diào)參過程來進(jìn)行實(shí)踐，有三種方式可供選擇。第一個(gè)選項(xiàng)是使用 argparse，它是一個(gè)流行的 Python 模塊，專門用于命令行解析；另一種方法是讀取 JSON 文件，我們可以在其中放置所有超參數(shù)；第三種也是鮮為人知的方法是使用 YAML 文件！好奇嗎，讓我們開始吧！
先決條件
在下面的代碼中，我將使用 Visual Studio Code，這是一個(gè)非常高效的集成 Python 開發(fā)環(huán)境。這個(gè)工具的美妙之處在于它通過安裝擴(kuò)展支持每種編程語言，集成終端并允許同時(shí)處理大量 Python 腳本和 Jupyter 筆記本。
- https://www.kaggle.com/datasets/lakshmi25npathi/bike-sharing-dataset
使用 argparse
就像上圖所示，我們有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)來組織我們的小項(xiàng)目：
- 包含我們數(shù)據(jù)集的名為 data 的文件夾
- train.py 文件
- 用于指定超參數(shù)的 options.py 文件
首先，我們可以創(chuàng)建一個(gè)文件 train.py，在其中我們有導(dǎo)入數(shù)據(jù)、在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上訓(xùn)練模型并在測試集上對其進(jìn)行評估的基本程序：
import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.metrics import mean_squared_error, mean_absolute_error
from options import train_options
df = pd.read_csv('data\hour.csv')
print(df.head())
opt = train_options()
X=df.drop(['instant','dteday','atemp','casual','registered','cnt'],axis=1).values
y =df['cnt'].values
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2)
if opt.normalize == True:
scaler = StandardScaler()
X = scaler.fit_transform(X)
rf = RandomForestRegressor(n_estimators=opt.n_estimators,max_features=opt.max_features,max_depth=opt.max_depth)
model = rf.fit(X_train,y_train)
y_pred = model.predict(X_test)
rmse = np.sqrt(mean_squared_error(y_pred, y_test))
mae = mean_absolute_error(y_pred, y_test)
print("rmse: ",rmse)
print("mae: ",mae)
在代碼中，我們還導(dǎo)入了包含在 options.py 文件中的 train_options 函數(shù)。后一個(gè)文件是一個(gè) Python 文件，我們可以從中更改 train.py 中考慮的超參數(shù)：
import argparse
def train_options():
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("--normalize", default=True, type=bool, help='maximum depth')
parser.add_argument("--n_estimators", default=100, type=int, help='number of estimators')
parser.add_argument("--max_features", default=6, type=int, help='maximum of features',)
parser.add_argument("--max_depth", default=5, type=int,help='maximum depth')
opt = parser.parse_args()
return opt
在這個(gè)例子中，我們使用了 argparse 庫，它在解析命令行參數(shù)時(shí)非常流行。首先，我們初始化解析器，然后，我們可以添加我們想要訪問的參數(shù)。
這是運(yùn)行代碼的示例：
python train.py
要更改超參數(shù)的默認(rèn)值，有兩種方法。第一個(gè)選項(xiàng)是在 options.py 文件中設(shè)置不同的默認(rèn)值。另一種選擇是從命令行傳遞超參數(shù)值：
python train.py --n_estimators 200
我們需要指定要更改的超參數(shù)的名稱和相應(yīng)的值。
python train.py --n_estimators 200 --max_depth 7
使用 JSON 文件
和前面一樣，我們可以保持類似的文件結(jié)構(gòu)。在這種情況下，我們將 options.py 文件替換為 JSON 文件。換句話說，我們想在 JSON 文件中指定超參數(shù)的值并將它們傳遞給 train.py 文件。與 argparse 庫相比，JSON 文件可以是一種快速且直觀的替代方案，它利用鍵值對來存儲數(shù)據(jù)。下面我們創(chuàng)建一個(gè) options.json 文件，其中包含我們稍后需要傳遞給其他代碼的數(shù)據(jù)。
{
"normalize":true,
"n_estimators":100,
"max_features":6,
"max_depth":5
}如上所見，它與 Python 字典非常相似。但是與字典不同的是，它包含文本/字符串格式的數(shù)據(jù)。此外，還有一些語法略有不同的常見數(shù)據(jù)類型。例如，布爾值是 false/true，而 Python 識別 False/True。JSON 中其他可能的值是數(shù)組，它們用方括號表示為 Python 列表。
在 Python 中使用 JSON 數(shù)據(jù)的美妙之處在于，它可以通過 load 方法轉(zhuǎn)換成 Python 字典：
f = open("options.json", "rb")
parameters = json.load(f)
要訪問特定項(xiàng)目，我們只需要在方括號內(nèi)引用它的鍵名：
if parameters["normalize"] == True:
scaler = StandardScaler()
X = scaler.fit_transform(X)
rf=RandomForestRegressor(n_estimators=parameters["n_estimators"],max_features=parameters["max_features"],max_depth=parameters["max_depth"],random_state=42)
model = rf.fit(X_train,y_train)
y_pred = model.predict(X_test)
使用 YAML 文件
最后一種選擇是利用 YAML 的潛力。與 JSON 文件一樣，我們將 Python 代碼中的 YAML 文件作為字典讀取，以訪問超參數(shù)的值。YAML 是一種人類可讀的數(shù)據(jù)表示語言，其中層次結(jié)構(gòu)使用雙空格字符表示，而不是像 JSON 文件中的括號。下面我們展示 options.yaml 文件將包含的內(nèi)容：
normalize: True
n_estimators: 100
max_features: 6
max_depth: 5
在 train.py 中，我們打開 options.yaml 文件，該文件將始終使用 load 方法轉(zhuǎn)換為 Python 字典，這一次是從 yaml 庫中導(dǎo)入的：
import yaml
f = open('options.yaml','rb')
parameters = yaml.load(f, Loader=yaml.FullLoader)
和前面一樣，我們可以使用字典所需的語法訪問超參數(shù)的值。
最后的想法
配置文件的編譯速度非常快，而 argparse 則需要為我們要添加的每個(gè)參數(shù)編寫一行代碼。
所以我們應(yīng)該根據(jù)自己的不同情況來選擇最為合適的方式
例如，如果我們需要為參數(shù)添加注釋，JSON 是不合適的，因?yàn)樗辉试S注釋，而 YAML 和 argparse 可能非常適合。
