self.tree = np.zeros(2 * capacity)

时间: 2023-06-12 16:03:37 浏览: 50
这段代码看起来是在初始化一个大小为 2 * capacity 的零数组,并将其赋值给 self.tree。通常来说,这种情况下的数组是用来实现二叉树或者其它树形结构的数据结构,因为树的节点数通常是 2 的幂次方,所以数组大小为 2 * capacity。在这种数据结构中,数组中的每个元素都代表了树的一个节点,而数组的索引则对应着节点在树中的位置。这里的 np.zeros() 函数是用来创建一个全为 0 的数组的。
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class NeuralNetwork: def init(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): self.input_dim = input_dim self.hidden_dim = hidden_dim self.output_dim = output_dim self.weights1 = np.random.randn(input_dim, hidden_dim) self.bias1 = np.zeros((1, hidden_dim)) self.weights2 = np.random.randn(hidden_dim, output_dim) self.bias2 = np.zeros((1, output_dim)) def relu(self, x): return np.maximum(0, x) def relu_derivative(self, x): return np.where(x >= 0, 1, 0) def forward(self, x): self.z1 = np.dot(x, self.weights1) + self.bias1 self.a1 = self.relu(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.weights2) + self.bias2 self.y_hat = self.z2 return self.y_hat def backward(self, x, y, learning_rate): error = self.y_hat - y delta2 = error delta1 = np.dot(delta2, self.weights2.T) * self.relu_derivative(self.a1) grad_weights2 = np.dot(self.a1.T, delta2) grad_bias2 = np.sum(delta2, axis=0, keepdims=True) grad_weights1 = np.dot(x.T, delta1) grad_bias1 = np.sum(delta1, axis=0) self.weights2 -= learning_rate * grad_weights2 self.bias2 -= learning_rate * grad_bias2 self.weights1 -= learning_rate * grad_weights1 根据代码加上损失函数和优化

函数,可以将这个神经网络变为完整的模型。一种常见的损失函数是均方误差(Mean Squared Error),可以用于回归问题: ```python class NeuralNetwork: def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): self.input_dim = input_dim self.hidden_dim = hidden_dim self.output_dim = output_dim self.weights1 = np.random.randn(input_dim, hidden_dim) self.bias1 = np.zeros((1, hidden_dim)) self.weights2 = np.random.randn(hidden_dim, output_dim) self.bias2 = np.zeros((1, output_dim)) def relu(self, x): return np.maximum(0, x) def relu_derivative(self, x): return np.where(x >= 0, 1, 0) def forward(self, x): self.z1 = np.dot(x, self.weights1) + self.bias1 self.a1 = self.relu(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.weights2) + self.bias2 self.y_hat = self.z2 return self.y_hat def backward(self, x, y, learning_rate): error = self.y_hat - y delta2 = error delta1 = np.dot(delta2, self.weights2.T) * self.relu_derivative(self.a1) grad_weights2 = np.dot(self.a1.T, delta2) grad_bias2 = np.sum(delta2, axis=0, keepdims=True) grad_weights1 = np.dot(x.T, delta1) grad_bias1 = np.sum(delta1, axis=0) self.weights2 -= learning_rate * grad_weights2 self.bias2 -= learning_rate * grad_bias2 self.weights1 -= learning_rate * grad_weights1 self.bias1 -= learning_rate * grad_bias1 def mse_loss(self, y, y_hat): return np.mean((y - y_hat)**2) def sgd_optimizer(self, x, y, learning_rate): y_hat = self.forward(x) loss = self.mse_loss(y, y_hat) self.backward(x, y, learning_rate) return loss ``` 在这个模型中,我们添加了 `mse_loss` 函数,用于计算均方误差,同时添加了 `sgd_optimizer` 函数,用于执行随机梯度下降优化算法。在每次迭代中,我们计算预测值 `y_hat`,然后计算损失值并执行反向传播算法更新神经网络的权重和偏置。最后,我们返回损失值作为当前迭代的结果。根据需要,我们可以使用其他损失函数和优化器来训练这个神经网络。

class RNN: def init(self, input_size, hidden_size, output_size): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size # 初始化参数 self.Wxh = np.random.randn(hidden_size, input_size) * 0.01 # 输入层到隐藏层的权重矩阵 self.Whh = np.random.randn(hidden_size, hidden_size) * 0.01 # 隐藏层到隐藏层的权重矩阵 self.Why = np.random.randn(output_size, hidden_size) * 0.01 # 隐藏层到输出层的权重矩阵 self.bh = np.zeros((hidden_size, 1)) # 隐藏层偏置 self.by = np.zeros((output_size, 1)) # 输出层偏置 # 初始化隐藏状态 self.h = np.zeros((hidden_size, 1)) def forward(self, x): # 更新隐藏状态 self.h = np.tanh(np.dot(self.Wxh, x) + np.dot(self.Whh, self.h) + self.bh) # 计算输出 y = np.dot(self.Why, self.h) + self.by # 返回输出和隐藏状态 return y, self.h def backward(self, x, y, target, learning_rate): # 计算输出误差 dy = y - target # 计算隐藏状态误差 dh = np.dot(self.Why.T, dy) * (1 - self.h ** 2) # 计算权重和偏置的梯度 dWhy = np.dot(dy, self.h.T) dby = np.sum(dy, axis=1, keepdims=True) dWxh = np.dot(dh, x.T) dWhh = np.dot(dh, self.h.T) dbh = np.sum(dh, axis=1, keepdims=True) # 更新权重和偏置 self.Why -= learning_rate * dWhy self.by -= learning_rate * dby self.Wxh -= learning_rate * dWxh self.Whh -= learning_rate * dWhh self.bh -= learning_rate * dbh 帮写一下用online_shopping_10_cats数据集训练以上模型train函数以及test函数

好的,这里是使用online_shopping_10_cats数据集训练以上模型的train函数以及test函数: ```python import numpy as np import pandas as pd import string from nltk.corpus import stopwords from nltk.tokenize import word_tokenize from sklearn.model_selection import train_test_split # 加载数据集 df = pd.read_csv("online_shopping_10_cats.csv") df = df[["Review Text", "Cat1"]] df = df.dropna() # 数据预处理 stop_words = set(stopwords.words('english') + list(string.punctuation)) def preprocess_text(text): tokens = word_tokenize(text.lower()) tokens = [t for t in tokens if t not in stop_words] return " ".join(tokens) df["Review Text"] = df["Review Text"].apply(preprocess_text) # 划分训练集和测试集 train_texts, test_texts, train_labels, test_labels = train_test_split(df["Review Text"], df["Cat1"], test_size=0.2) # 构建词典 word_to_index = {} index_to_word = {} for i, word in enumerate(set(" ".join(train_texts).split())): word_to_index[word] = i index_to_word[i] = word # 将文本转换为数字序列 def text_to_sequence(text): seq = [] for word in text.split(): seq.append(word_to_index[word]) return seq train_sequences = [text_to_sequence(text) for text in train_texts] test_sequences = [text_to_sequence(text) for text in test_texts] # 将标签转换为数字 label_to_index = {} index_to_label = {} for i, label in enumerate(set(train_labels)): label_to_index[label] = i index_to_label[i] = label train_labels = [label_to_index[label] for label in train_labels] test_labels = [label_to_index[label] for label in test_labels] # 定义 RNN 模型 class RNN: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size # 初始化参数 self.Wxh = np.random.randn(hidden_size, input_size) * 0.01 # 输入层到隐藏层的权重矩阵 self.Whh = np.random.randn(hidden_size, hidden_size) * 0.01 # 隐藏层到隐藏层的权重矩阵 self.Why = np.random.randn(output_size, hidden_size) * 0.01 # 隐藏层到输出层的权重矩阵 self.bh = np.zeros((hidden_size, 1)) # 隐藏层偏置 self.by = np.zeros((output_size, 1)) # 输出层偏置 # 初始化隐藏状态 self.h = np.zeros((hidden_size, 1)) def forward(self, x): # 更新隐藏状态 self.h = np.tanh(np.dot(self.Wxh, x) + np.dot(self.Whh, self.h) + self.bh) # 计算输出 y = np.dot(self.Why, self.h) + self.by # 返回输出和隐藏状态 return y, self.h def backward(self, x, y, target, learning_rate): # 计算输出误差 dy = y - target # 计算隐藏状态误差 dh = np.dot(self.Why.T, dy) * (1 - self.h ** 2) # 计算权重和偏置的梯度 dWhy = np.dot(dy, self.h.T) dby = np.sum(dy, axis=1, keepdims=True) dWxh = np.dot(dh, x.T) dWhh = np.dot(dh, self.h.T) dbh = np.sum(dh, axis=1, keepdims=True) # 更新权重和偏置 self.Why -= learning_rate * dWhy self.by -= learning_rate * dby self.Wxh -= learning_rate * dWxh self.Whh -= learning_rate * dWhh self.bh -= learning_rate * dbh # 训练函数 def train(model, sequences, labels, learning_rate, epochs): for epoch in range(epochs): loss = 0 for i in range(len(sequences)): # 将输入和输出转换为 one-hot 编码 x = np.zeros((len(sequences[i]), model.input_size)) for j, index in enumerate(sequences[i]): x[j, index] = 1 y = np.zeros((model.output_size, 1)) y[labels[i]] = 1 # 前向传播 output, hidden = model.forward(x.T) # 计算损失 loss += np.sum((output - y) ** 2) # 反向传播 model.backward(x.T, output, y, learning_rate) # 输出每个 epoch 的损失 print("Epoch {}/{} loss: {}".format(epoch + 1, epochs, loss / len(sequences))) # 测试函数 def test(model, sequences, labels): correct = 0 for i in range(len(sequences)): # 将输入转换为 one-hot 编码 x = np.zeros((len(sequences[i]), model.input_size)) for j, index in enumerate(sequences[i]): x[j, index] = 1 # 前向传播 output, hidden = model.forward(x.T) # 获取预测结果 prediction = np.argmax(output) # 更新正确预测的数量 if prediction == labels[i]: correct += 1 # 输出准确率 accuracy = correct / len(sequences) print("Accuracy: {}".format(accuracy)) # 实例化 RNN 模型 input_size = len(word_to_index) hidden_size = 64 output_size = len(label_to_index) model = RNN(input_size, hidden_size, output_size) # 训练模型 learning_rate = 0.01 epochs = 10 train(model, train_sequences, train_labels, learning_rate, epochs) # 测试模型 test(model, test_sequences, test_labels) ``` 在训练模型时,我们使用了 online_shopping_10_cats 数据集,并对数据进行了预处理、划分训练集和测试集、构建词典等操作。在训练过程中,我们使用了前向传播和反向传播算法来更新模型的权重和偏置,并输出了每个 epoch 的损失。在测试模型时,我们使用了测试集,计算出了模型的准确率。

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