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import collections
Y
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Y
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3 4
import py_paddle.swig_paddle as api

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from data_feeder import DataFeeder
Q
qiaolongfei 已提交
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from topology import Topology
Q
qiaolongfei 已提交
7
from . import event as v2_event
Y
Yu Yang 已提交
8 9 10
from . import optimizer as v2_optimizer
from . import parameters as v2_parameters

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__all__ = ['SGD']
Y
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"""
Trainer package
TODO(yuyang18): Complete comments.
"""
Y
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def default_event_handler(event):
Y
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19 20 21 22 23 24 25
    """
    Default event handler. It will print some log and save mode.

    TODO(yuyang18): Complete it!
    :param event:
    :return:
    """
Y
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    pass


Y
Yu Yang 已提交
29 30 31
class SGD(object):
    """
    Simple SGD Trainer.
Q
qijun 已提交
32 33
    SGD Trainer combines data reader, network topolopy and update_equation together
    to train/test a neural network.
Y
Yu Yang 已提交
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    :param update_equation: The optimizer object.
    :type update_equation: paddle.v2.optimizer.Optimizer
    :param cost: Target cost that neural network should be optimized.
    :type cost: paddle.v2.config_base.Layer
    :param parameters: The parameters dictionary.
    :type parameters: paddle.v2.parameters.Parameters
    """
Y
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Y
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43
    def __init__(self, cost, parameters, update_equation):
44

Y
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        if not isinstance(parameters, v2_parameters.Parameters):
            raise TypeError('parameters should be parameters')

Y
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48
        if not isinstance(update_equation, v2_optimizer.Optimizer):
Y
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            raise TypeError("update equation parameter must be "
                            "paddle.v2.optimizer.Optimizer")
51
        topology = Topology(cost)
Y
Yu Yang 已提交
52
        self.__optimizer__ = update_equation
Y
Yu Yang 已提交
53 54
        self.__topology__ = topology
        self.__parameters__ = parameters
55
        self.__topology_in_proto__ = topology.proto()
Y
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56
        self.__data_types__ = topology.data_type()
Y
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        gm = api.GradientMachine.createFromConfigProto(
            self.__topology_in_proto__, api.CREATE_MODE_NORMAL,
            self.__optimizer__.enable_types())
        assert isinstance(gm, api.GradientMachine)
        self.__gradient_machine__ = gm
        self.__gradient_machine__.randParameters()
Y
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63
        parameters.append_gradient_machine(gm)
Y
Yu Yang 已提交
64

Y
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65
    def train(self, reader, num_passes=1, event_handler=None, feeding=None):
Y
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        """
        Training method. Will train num_passes of input data.

Q
qijun 已提交
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        :param reader: A reader that reads and yeilds data items. Usually we use a
                       batched reader to do mini-batch training.
        :type reader: collections.Iterable
Y
Yu Yang 已提交
72 73 74 75
        :param num_passes: The total train passes.
        :param event_handler: Event handler. A method will be invoked when event
                              occurred.
        :type event_handler: (BaseEvent) => None
Y
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76 77 78
        :param feeding: Feeding is a map of neural network input name and array
                        index that reader returns.
        :type feeding: dict
Y
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        :return:
        """
Y
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81 82 83 84 85
        if event_handler is None:
            event_handler = default_event_handler
        __check_train_args__(**locals())

        updater = self.__optimizer__.create_local_updater()
Y
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86
        updater.init(self.__gradient_machine__)
Y
Yu Yang 已提交
87

Y
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88 89
        self.__gradient_machine__.start()
        batch_evaluator = self.__gradient_machine__.makeEvaluator()
Y
Yu Yang 已提交
90
        assert isinstance(batch_evaluator, api.Evaluator)
Y
Yu Yang 已提交
91
        pass_evaluator = self.__gradient_machine__.makeEvaluator()
Y
Yu Yang 已提交
92
        assert isinstance(pass_evaluator, api.Evaluator)
Y
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93
        out_args = api.Arguments.createArguments(0)
Y
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94
        feeder = DataFeeder(self.__data_types__, feeding)
Y
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95
        for pass_id in xrange(num_passes):
Y
Yu Yang 已提交
96 97
            event_handler(v2_event.BeginPass(pass_id))
            pass_evaluator.start()
Y
Yu Yang 已提交
98
            updater.startPass()
Y
Yu Yang 已提交
99
            for batch_id, data_batch in enumerate(reader()):
Y
Yu Yang 已提交
100 101 102 103
                batch_evaluator.start()
                event_handler(
                    v2_event.BeginIteration(
                        pass_id=pass_id, batch_id=batch_id))
Y
Yu Yang 已提交
104
                pass_type = updater.startBatch(len(data_batch))
Y
Yu Yang 已提交
105 106 107 108
                self.__gradient_machine__.forwardBackward(
                    feeder(data_batch), out_args, pass_type)
                self.__gradient_machine__.eval(pass_evaluator)
                self.__gradient_machine__.eval(batch_evaluator)
L
liaogang 已提交
109 110
                for each_param in self.__gradient_machine__.getNonStaticParameters(
                ):
Y
Yu Yang 已提交
111
                    updater.update(each_param)
Y
Yu Yang 已提交
112
                cost_sum = out_args.sum()
Y
Yu Yang 已提交
113
                cost = cost_sum / len(data_batch)
Y
Yu Yang 已提交
114
                updater.finishBatch(cost)
Y
Yu Yang 已提交
115
                batch_evaluator.finish()
Y
Yu Yang 已提交
116
                event_handler(
Y
Yu Yang 已提交
117
                    v2_event.EndIteration(
Y
Yu Yang 已提交
118 119 120 121
                        pass_id=pass_id,
                        batch_id=batch_id,
                        cost=cost,
                        evaluator=batch_evaluator))
Y
Yu Yang 已提交
122 123

            updater.finishPass()
Y
Yu Yang 已提交
124 125
            pass_evaluator.finish()
            event_handler(v2_event.EndPass(pass_id, evaluator=pass_evaluator))
Y
Yu Yang 已提交
126 127
        self.__gradient_machine__.finish()

Y
Yu Yang 已提交
128
    def test(self, reader, feeding=None):
Q
qijun 已提交
129 130 131 132 133 134 135 136 137 138
        """
        Testing method. Will test input data.

        :param reader: A reader that reads and yeilds data items.
        :type reader: collections.Iterable      
        :param feeding: Feeding is a map of neural network input name and array
                        index that reader returns.
        :type feeding: dict
        :return:
        """
Y
Yu Yang 已提交
139
        feeder = DataFeeder(self.__data_types__, feeding)
Y
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140 141 142
        evaluator = self.__gradient_machine__.makeEvaluator()
        out_args = api.Arguments.createArguments(0)
        evaluator.start()
Y
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143 144
        total_cost = 0
        num_samples = 0.0
Y
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145
        for data_batch in reader():
Y
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146
            num_samples += len(data_batch)
Y
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147 148
            self.__gradient_machine__.forward(
                feeder(data_batch), out_args, api.PASS_TEST)
Y
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149
            total_cost += out_args.sum()
Y
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150
            self.__gradient_machine__.eval(evaluator)
Y
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151

Y
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        evaluator.finish()
Y
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153 154
        return v2_event.TestResult(
            evaluator=evaluator, cost=total_cost / num_samples)
Y
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155 156 157


def __check_train_args__(reader, event_handler, **kwargs):
Y
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158 159 160
    """
    Check train function's argument types
    """
Y
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161
    if not callable(reader) or not isinstance(reader(), collections.Iterator):
Y
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162 163
        raise TypeError('train_data_reader should be a function, '
                        'which can return a iterator')
Y
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164
    if not callable(event_handler):
Y
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165
        raise TypeError('event handler should be a function')