Python實(shí)現(xiàn)的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法示例
本文實(shí)例講述了Python實(shí)現(xiàn)的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。分享給大家供大家參考,具體如下:
這是一個(gè)非常漂亮的三層反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的python實(shí)現(xiàn),下一步我準(zhǔn)備試著將其修改為多層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
下面是運(yùn)行演示函數(shù)的截圖,你會(huì)發(fā)現(xiàn)預(yù)測的結(jié)果很驚人!

提示:運(yùn)行演示函數(shù)的時(shí)候,可以嘗試改變隱藏層的節(jié)點(diǎn)數(shù),看節(jié)點(diǎn)數(shù)增加了,預(yù)測的精度會(huì)否提升
import math
import random
import string
random.seed(0)
# 生成區(qū)間[a, b)內(nèi)的隨機(jī)數(shù)
def rand(a, b):
return (b-a)*random.random() + a
# 生成大小 I*J 的矩陣,默認(rèn)零矩陣 (當(dāng)然,亦可用 NumPy 提速)
def makeMatrix(I, J, fill=0.0):
m = []
for i in range(I):
m.append([fill]*J)
return m
# 函數(shù) sigmoid,這里采用 tanh,因?yàn)榭雌饋硪葮?biāo)準(zhǔn)的 1/(1+e^-x) 漂亮些
def sigmoid(x):
return math.tanh(x)
# 函數(shù) sigmoid 的派生函數(shù), 為了得到輸出 (即:y)
def dsigmoid(y):
return 1.0 - y**2
class NN:
''' 三層反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) '''
def __init__(self, ni, nh, no):
# 輸入層、隱藏層、輸出層的節(jié)點(diǎn)(數(shù))
self.ni = ni + 1 # 增加一個(gè)偏差節(jié)點(diǎn)
self.nh = nh
self.no = no
# 激活神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)(向量)
self.ai = [1.0]*self.ni
self.ah = [1.0]*self.nh
self.ao = [1.0]*self.no
# 建立權(quán)重(矩陣)
self.wi = makeMatrix(self.ni, self.nh)
self.wo = makeMatrix(self.nh, self.no)
# 設(shè)為隨機(jī)值
for i in range(self.ni):
for j in range(self.nh):
self.wi[i][j] = rand(-0.2, 0.2)
for j in range(self.nh):
for k in range(self.no):
self.wo[j][k] = rand(-2.0, 2.0)
# 最后建立動(dòng)量因子(矩陣)
self.ci = makeMatrix(self.ni, self.nh)
self.co = makeMatrix(self.nh, self.no)
def update(self, inputs):
if len(inputs) != self.ni-1:
raise ValueError('與輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)不符!')
# 激活輸入層
for i in range(self.ni-1):
#self.ai[i] = sigmoid(inputs[i])
self.ai[i] = inputs[i]
# 激活隱藏層
for j in range(self.nh):
sum = 0.0
for i in range(self.ni):
sum = sum + self.ai[i] * self.wi[i][j]
self.ah[j] = sigmoid(sum)
# 激活輸出層
for k in range(self.no):
sum = 0.0
for j in range(self.nh):
sum = sum + self.ah[j] * self.wo[j][k]
self.ao[k] = sigmoid(sum)
return self.ao[:]
def backPropagate(self, targets, N, M):
''' 反向傳播 '''
if len(targets) != self.no:
raise ValueError('與輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)不符!')
# 計(jì)算輸出層的誤差
output_deltas = [0.0] * self.no
for k in range(self.no):
error = targets[k]-self.ao[k]
output_deltas[k] = dsigmoid(self.ao[k]) * error
# 計(jì)算隱藏層的誤差
hidden_deltas = [0.0] * self.nh
for j in range(self.nh):
error = 0.0
for k in range(self.no):
error = error + output_deltas[k]*self.wo[j][k]
hidden_deltas[j] = dsigmoid(self.ah[j]) * error
# 更新輸出層權(quán)重
for j in range(self.nh):
for k in range(self.no):
change = output_deltas[k]*self.ah[j]
self.wo[j][k] = self.wo[j][k] + N*change + M*self.co[j][k]
self.co[j][k] = change
#print(N*change, M*self.co[j][k])
# 更新輸入層權(quán)重
for i in range(self.ni):
for j in range(self.nh):
change = hidden_deltas[j]*self.ai[i]
self.wi[i][j] = self.wi[i][j] + N*change + M*self.ci[i][j]
self.ci[i][j] = change
# 計(jì)算誤差
error = 0.0
for k in range(len(targets)):
error = error + 0.5*(targets[k]-self.ao[k])**2
return error
def test(self, patterns):
for p in patterns:
print(p[0], '->', self.update(p[0]))
def weights(self):
print('輸入層權(quán)重:')
for i in range(self.ni):
print(self.wi[i])
print()
print('輸出層權(quán)重:')
for j in range(self.nh):
print(self.wo[j])
def train(self, patterns, iterations=1000, N=0.5, M=0.1):
# N: 學(xué)習(xí)速率(learning rate)
# M: 動(dòng)量因子(momentum factor)
for i in range(iterations):
error = 0.0
for p in patterns:
inputs = p[0]
targets = p[1]
self.update(inputs)
error = error + self.backPropagate(targets, N, M)
if i % 100 == 0:
print('誤差 %-.5f' % error)
def demo():
# 一個(gè)演示:教神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)邏輯異或(XOR)------------可以換成你自己的數(shù)據(jù)試試
pat = [
[[0,0], [0]],
[[0,1], [1]],
[[1,0], [1]],
[[1,1], [0]]
]
# 創(chuàng)建一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò):輸入層有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)、隱藏層有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)、輸出層有一個(gè)節(jié)點(diǎn)
n = NN(2, 2, 1)
# 用一些模式訓(xùn)練它
n.train(pat)
# 測試訓(xùn)練的成果(不要吃驚哦)
n.test(pat)
# 看看訓(xùn)練好的權(quán)重(當(dāng)然可以考慮把訓(xùn)練好的權(quán)重持久化)
#n.weights()
if __name__ == '__main__':
demo()
更多關(guān)于Python相關(guān)內(nèi)容感興趣的讀者可查看本站專題:《Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法教程》、《Python編碼操作技巧總結(jié)》、《Python函數(shù)使用技巧總結(jié)》、《Python字符串操作技巧匯總》及《Python入門與進(jìn)階經(jīng)典教程》
希望本文所述對大家Python程序設(shè)計(jì)有所幫助。
- Python sklearn庫實(shí)現(xiàn)PCA教程(以鳶尾花分類為例)
- 基于python的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及異或?qū)崿F(xiàn)過程解析
- python實(shí)現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸預(yù)測模型
- 用Python實(shí)現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(附代碼)
- BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理及Python實(shí)現(xiàn)代碼
- Python使用numpy實(shí)現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
- python 使用Tensorflow訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)鳶尾花分類
相關(guān)文章
談?wù)勅绾问謩?dòng)釋放Python的內(nèi)存
Python不會(huì)自動(dòng)清理這些內(nèi)存,這篇文章主要介紹了談?wù)勅绾问謩?dòng)釋放Python的內(nèi)存,具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下。2016-12-12
python使用adbapi實(shí)現(xiàn)MySQL數(shù)據(jù)庫的異步存儲(chǔ)
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了python使用adbapi實(shí)現(xiàn)MySQL數(shù)據(jù)庫的異步存儲(chǔ),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下2019-03-03
python實(shí)現(xiàn)通訊錄系統(tǒng)
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了python實(shí)現(xiàn)通訊錄系統(tǒng),文中示例代碼介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們可以參考一下2022-05-05
Python中的shutil標(biāo)準(zhǔn)庫用法解析
這篇文章主要介紹了Python中的shutil標(biāo)準(zhǔn)庫用法解析,shutil模塊提供了許多關(guān)于文件和文件集合的高級(jí)操作,特別提供了支持文件復(fù)制和刪除的功能,需要的朋友可以參考下2023-09-09

