Загрузите и предварительно обработайте данные

Загрузите набор данных деятельности человека. Случайным образом переставьте данные.

load humanactivity
rng(1); % For reproducibility
n = numel(actid);
p = size(feat,2);
idx = randsample(n,n);
X = feat(idx,:);
actid = actid(idx);

Для получения дополнительной информации на наборе данных, введите Description в командной строке.

Ответы могут быть одним из пяти классов: Нахождение, Положение, Обход, Выполнение или Танец. Разделите пополам ответ путем идентификации, неактивен ли предмет (actid <= 2). Сохраните уникальные имена классов. Создание категориальных массивов.

classnames = categorical(["Idle" "NotIdle"]);
Y = repmat(classnames(1),n,1);
Y(actid > 2) = classnames(2);

Сконфигурируйте модель пошагового обучения

Чтобы сгенерировать код для инкрементной классификации, необходимо соответственно сконфигурировать бинарную классификацию линейная модель для пошагового обучения incrementalClassificationLinear.

Создайте бинарную модель (SVM) классификации для пошагового обучения. Полностью сконфигурируйте модель для генерации кода, задают все ожидаемые имена классов и количество переменных предикторов. Кроме того, задайте отслеживание misclassification уровня и потери стержня. Для воспроизводимости этот пример выключает перестановку наблюдения для инвариантного к масштабу решателя.

metrics = ["classiferror" "hinge"];
IncrementalMdl = incrementalClassificationLinear('ClassNames',classnames,'NumPredictors',p,...
    'Shuffle',false,'Metrics',metrics)

IncrementalMdl = 
  incrementalClassificationLinear

            IsWarm: 0
           Metrics: [2x2 table]
        ClassNames: [Idle    NotIdle]
    ScoreTransform: 'none'
              Beta: [60x1 double]
              Bias: 0
           Learner: 'svm'


  Properties, Methods

Mdl incremenalClassificationLinear объект модели сконфигурирован для генерации кода. Mdl является холодным (Mdl.IsWarm 0) потому что это не обработало данные — коэффициентами является 0.

В качестве альтернативы, потому что данные доступны, можно подбирать модель SVM к данным при помощи любого fitcsvm или fitclinear, и затем преобразуйте получившуюся модель в модель пошагового обучения путем передачи модели incrementalLearner. Получившаяся модель является теплой, потому что она обработала данные — его коэффициенты являются, вероятно, ненулевыми.

Сохраните модель Используя saveLearnerForCoder

Сохраните модель пошагового обучения в файл InitialMdl.mat при помощи saveLearnerForCoder.

saveLearnerForCoder(IncrementalMdl,'InitialMdl');

saveLearnerForCoder сохраняет модель пошагового обучения в двоичный файл MATLAB SVMClassIncrLearner.mat как массивы структур в текущей папке.

Задайте функции точки входа

Функция точки входа, также известная как или первичную функцию верхнего уровня, является функцией, которую вы задаете для генерации кода. Поскольку вы не можете вызвать функцию в верхнем уровне с помощью codegen, необходимо задать функцию точки входа, которая вызывает включенные генерацией кода функции, и сгенерируйте код C/C++ для функции точки входа при помощи codegen. Все функции в функции точки входа должны поддержать генерацию кода.

Задайте четыре отдельных функции точки входа в своей текущей папке, которые выполняют следующие действия:

Для получения дополнительной информации о генерации кода для нескольких функций точки входа смотрите, Генерируют Код для Нескольких Функций Точки входа (MATLAB Coder).

Добавьте %#codegen директива компилятора (или прагма) к функции точки входа после функциональной подписи, чтобы указать, что вы намереваетесь сгенерировать код для алгоритма MATLAB. Добавление этой директивы дает Анализатору кода MATLAB команду помогать вам диагностировать и зафиксировать нарушения, которые привели бы к ошибкам во время генерации кода. Смотрите Проверку кода с Анализатором кода (MATLAB Coder).

В качестве альтернативы можно получить доступ к функциям в mlr/examples/stats/main, где mlr значение matlabroot.

Отобразите тело каждой функции.

type myInitialModelIncrLearn.m

function incrementalModel = myInitialModelIncrLearn() %#codegen
% MYINITIALMODELINCRLEARN Load and return configured linear model for
% binary classification InitialMdl
    incrementalModel = loadLearnerForCoder('InitialMdl');
end

type myUpdateMetricsIncrLearn.m

function incrementalModel = myUpdateMetricsIncrLearn(incrementalModel,X,Y) %#codegen
% MYUPDATEMETRICSINCRLEARN Measure model performance metrics on new data
      incrementalModel = updateMetrics(incrementalModel,X,Y); 
end

type myFitIncrLearn.m

function incrementalModel = myFitIncrLearn(incrementalModel,X,Y) %#codegen
% MYFITINCRLEARN Fit model to new data
      incrementalModel = fit(incrementalModel,X,Y); 
end

type myPredictIncrLearn.m

function [labels,scores] = myPredictIncrLearn(incrementalModel,X) %#codegen
% MYPREDICTINCRLEARN Predict labels and classification scores on new data
      [labels,scores] = predict(incrementalModel,X); 
end

Сгенерируйте код

Настройте компилятор

Чтобы сгенерировать код C/C++, у вас должен быть доступ к компилятору C/C++, который сконфигурирован правильно. MATLAB Coder определяет местоположение и использует поддерживаемый, установленный компилятор. Можно использовать mex -setup просмотреть и изменить компилятор по умолчанию. Для получения дополнительной информации см. Компилятор Значения по умолчанию Изменения.

Создайте тип

MATLAB Coder может сгенерировать код для следующих типов сборки:

Можно задать тип сборки с помощью -config опция codegen (MATLAB Coder). Для получения дополнительной информации об установке опций генерации кода смотрите -config опция codegen (MATLAB Coder) и конфигурирует настройки сборки (MATLAB Coder).

По умолчанию, codegen генерирует MEX-функцию. MEX-функция является программой C/C++, которая является исполняемым файлом из MATLAB. Можно использовать MEX-функцию, чтобы ускорить алгоритмы MATLAB и протестировать сгенерированный код на функциональность и проблемы во время выполнения. Для получения дополнительной информации смотрите Ускорение алгоритма MATLAB (MATLAB Coder) и Зачем тестировать MEX-функции в MATLAB? (MATLAB Coder).

Сгенерируйте код Используя codegen

Поскольку C и C++ являются статически типизированными языками, необходимо задать свойства всех переменных в функции точки входа во время компиляции. Задайте все следующее:

predictorData = coder.typeof(X,[],[true false]); 
responseData = coder.typeof(Y,[],true);
IncrMdlOutputType = coder.OutputType('myInitialModelIncrLearn');

Сгенерируйте код для функций точки входа с помощью codegen (MATLAB Coder). Для каждого аргумента функции точки входа используйте -args флаги, чтобы задать представления кодера переменных. Укажите, что выходная MEX-функция называет myIncrLearn_mex.

 codegen -o myIncrLearn_mex ...
 myInitialModelIncrLearn ... 
 myUpdateMetricsIncrLearn -args {IncrMdlOutputType,predictorData,responseData} ...
 myFitIncrLearn -args {IncrMdlOutputType,predictorData,responseData} ...
 myPredictIncrLearn –args {IncrMdlOutputType,predictorData} -report

Code generation successful: To view the report, open('codegen/mex/myIncrLearn_mex/html/report.mldatx').

Для проблем генерации кода отладки справки просмотрите сгенерированный код C/C++ путем нажатия на View report (см. отчеты генерации кода (MATLAB Coder)).

Проверьте сгенерированный код

Протестируйте MEX-функцию, чтобы проверить, что сгенерированный код обеспечивает ту же функциональность как оригинальный код MATLAB. Чтобы выполнить этот тест, запустите MEX-функцию с помощью тех же входных параметров, что вы раньше запускали оригинальный код MATLAB, и затем сравнивали результаты. Выполнение MEX-функции в MATLAB прежде, чем сгенерировать автономный код также позволяет вам обнаружить и зафиксировать ошибки времени выполнения, которые намного более трудно диагностировать в сгенерированном автономном коде. Для получения дополнительной информации смотрите Зачем тестировать MEX-функции в MATLAB? (MATLAB Coder).

Выполните пошаговое обучение при помощи сгенерированных MEX-функций и непосредственно при помощи объектных функций. Задайте пакет

% Preallocation
numObsPerChunk = 50;
nchunk = floor(n/numObsPerChunk);
ce = array2table(zeros(nchunk,2),'VariableNames',["Cumulative" "Window"]);
hinge = ce;
ceCG = ce;
hingeCG = ce;
IncrementalMdlCG = myIncrLearn_mex('myInitialModelIncrLearn');
scores = zeros(n,2);
scoresCG = zeros(n,2);

% Incremental fitting
for j = 1:nchunk
    ibegin = min(n,numObsPerChunk*(j-1) + 1);
    iend   = min(n,numObsPerChunk*j);
    idx = ibegin:iend;

    IncrementalMdl = updateMetrics(IncrementalMdl,X(idx,:),Y(idx));
    ce{j,:} = IncrementalMdl.Metrics{"ClassificationError",:};
    hinge{j,:} = IncrementalMdl.Metrics{"HingeLoss",:};
    IncrementalMdlCG = myIncrLearn_mex('myUpdateMetricsIncrLearn',IncrementalMdlCG,...
        X(idx,:),Y(idx));
    ceCG{j,:} = IncrementalMdlCG.Metrics{"ClassificationError",:};
    hingeCG{j,:} = IncrementalMdlCG.Metrics{"HingeLoss",:};

    IncrementalMdl = fit(IncrementalMdl,X(idx,:),Y(idx));
    IncrementalMdlCG = myIncrLearn_mex('myFitIncrLearn',IncrementalMdlCG,X(idx,:),Y(idx));
    
    [~,scores(idx,:)] = predict(IncrementalMdl,X(idx,:));
    [~,scoresCG(idx,:)] = myIncrLearn_mex('myPredictIncrLearn',IncrementalMdlCG,X(idx,:));
end

Сравните совокупные метрики и музыку к классификации Idle возвращенный объектными функциями и MEX-функциями.

idx = all(~isnan(ce.Variables),2);
areCEsEqual = norm(ce.Cumulative(idx) - ceCG.Cumulative(idx))

areCEsEqual = 8.9904e-18

idx = all(~isnan(hinge.Variables),2);
areHingeLossesEqual = norm(hinge.Cumulative(idx) - hingeCG.Cumulative(idx))

areHingeLossesEqual = 8.4704e-17

areScoresEqual = norm(scores(:,1) - scoresCG(:,1))

areScoresEqual = 8.8356e-13

Различия между возвращенными количествами незначительны.