DataSet-深度学习中的常见类

深度学习中Dataset类通用的架构思路

Dataset 类设计的必备部分

1. 初始化 __init__

• 配置和路径管理：保存 config，区分 train/val/test 路径。
• 加载原始数据：CSV、JSON、Numpy、Parquet 等。
• 预处理器/归一化器：如 StandardScaler，或者 Tokenizer（在 NLP 任务里）。
• 准备辅助信息：比如 meta 特征、文本 embedding。
• 构造样本列表（self.samples）：保证后面取样时直接 O(1) 访问。

2. 数据预处理

• normalize / inverse_transform：数值数据标准化和反变换。
• tokenize / pad：文本分词、对齐。
• feature engineering：特征拼接、缺失值处理。

3. 核心接口

• __len__: 返回数据集样本数。
• __getitem__: 返回一个样本（通常是 (features, label) 的 tuple 或 dict）。

4. 可选接口

• get_scaler(): 返回归一化器。
• get_vocab(): NLP 任务里返回词表。
• collate_fn: 定义 batch 内如何拼接（特别是变长序列）。
• save_cache / load_cache: 大数据集可以存缓存，避免每次都重新处理。

5. 继承关系

• BaseDataset：负责

  • 通用逻辑（加载文件、归一化、拼装 sample）。
  • 提供钩子函数，比如 load_paths(flag)、process_sample(sample)。

• 子类：只需要实现 路径差异 或 样本加工方式差异。

通用代码结构示意

class BaseDataset(Dataset):
    def __init__(self, config, flag="train", scaler=None):
        self.config = config
        self.flag = flag
        self.scaler = scaler or StandardScaler()
        self.samples = []
        self._load_data()
        self._build_samples()

    def _load_data(self):
        """子类可重写，加载原始数据"""
        raise NotImplementedError

    def _build_samples(self):
        """子类可重写，拼装每个样本的x, y, feats"""
        raise NotImplementedError

    def __len__(self):
        return len(self.samples)

    def __getitem__(self, idx):
        return self.samples[idx]

    def get_scaler(self):
        return self.scaler

    def inverse_transform(self, x):
        return x * self.std + self.mean

子类只管：

class ElectricityDataset(BaseDataset):
    def _load_data(self):
        # 只写路径和文件加载逻辑
        pass

    def _build_samples(self):
        # 根据任务需要定义样本结构
        pass

调用示例

data_config = {
    "root": "data/electricity/",
    "train_file": "train.json",
    "train_meta_file": "train_meta.npy",
    "train_news_file": "train_news.npy"
}

train_config = {
    "batch_size": 64,
    "learning_rate": 1e-3,
    "epochs": 20
}

train_ds = ElectricityDataset(data_config, flag="train")

train_loader = DataLoader(
    train_ds,
    batch_size=train_config["batch_size"],
    shuffle=True,
    collate_fn=custom_collate_fn
)

)