bp神经网络python

时间: 2023-10-21 09:06:31 浏览: 29
在 Python 中实现 BP(反向传播)神经网络,可以使用一些第三方库,例如 NumPy、Keras、TensorFlow 等。 这里以 NumPy 为例,给出一个简单的 BP 神经网络实现的代码: ```python import numpy as np # sigmoid 函数 def sigmoid(x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) # BP 神经网络类 class BPNeuralNetwork: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size # 初始化权重和偏置 self.W1 = np.random.randn(hidden_size, input_size) self.b1 = np.zeros((hidden_size, 1)) self.W2 = np.random.randn(output_size, hidden_size) self.b2 = np.zeros((output_size, 1)) # 前向传播 def forward(self, X): self.Z1 = np.dot(self.W1, X) + self.b1 self.A1 = sigmoid(self.Z1) self.Z2 = np.dot(self.W2, self.A1) + self.b2 self.A2 = sigmoid(self.Z2) return self.A2 # 反向传播 def backward(self, X, y, learning_rate): m = X.shape[1] dZ2 = self.A2 - y dW2 = (1 / m) * np.dot(dZ2, self.A1.T) db2 = (1 / m) * np.sum(dZ2, axis=1, keepdims=True) dZ1 = np.dot(self.W2.T, dZ2) * sigmoid(self.Z1) * (1 - sigmoid(self.Z1)) dW1 = (1 / m) * np.dot(dZ1, X.T) db1 = (1 / m) * np.sum(dZ1, axis=1, keepdims=True) # 更新权重和偏置 self.W2 = self.W2 - learning_rate * dW2 self.b2 = self.b2 - learning_rate * db2 self.W1 = self.W1 - learning_rate * dW1 self.b1 = self.b1 - learning_rate * db1 # 训练 def train(self, X, y, num_epochs, learning_rate): for i in range(num_epochs): # 前向传播 y_hat = self.forward(X) # 计算损失 loss = -(1 / y.shape[1]) * np.sum(y * np.log(y_hat) + (1 - y) * np.log(1 - y_hat)) # 反向传播 self.backward(X, y, learning_rate) # 输出损失 print(f"Epoch {i+1}/{num_epochs}: loss = {loss:.4f}") # 预测 def predict(self, X): y_hat = self.forward(X) return np.round(y_hat) ``` 使用示例: ```python # 构造数据 X = np.array([[0, 0, 1], [0, 1, 1], [1, 0, 1], [1, 1, 1]]).T y = np.array([[0, 1, 1, 0]]) # 创建 BP 神经网络 nn = BPNeuralNetwork(input_size=X.shape[0], hidden_size=4, output_size=1) # 训练 nn.train(X, y, num_epochs=10000, learning_rate=0.1) # 预测 X_test = np.array([[1, 0, 0], [1, 1, 0], [0, 0, 0], [0, 1, 0]]).T y_pred = nn.predict(X_test) print(y_pred) ``` 参考资料: - [Build Your Own Neural Network in Python](https://towardsdatascience.com/build-your-own-neural-network-in-python-8d13e5916345) - [Neural Networks and Deep Learning](http://neuralnetworksanddeeplearning.com/)

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