bp回归代码 python

时间: 2023-11-28 14:05:43 浏览: 33
以下是一个简单的BP回归代码的Python实现,其中包括数据加载、网络构建、训练和保存参数等步骤: ```python import numpy as np import random class Network(object): def __init__(self, sizes): self.num_layers = len(sizes) self.sizes = sizes self.biases = [np.random.randn(y, 1) for y in sizes[1:]] self.weights = [np.random.randn(y, x) for x, y in zip(sizes[:-1], sizes[1:])] def feedforward(self, a): for b, w in zip(self.biases, self.weights): a = sigmoid(np.dot(w, a)+b) return a def SGD(self, training_data, epochs, mini_batch_size, eta, lmbda = 0.0, evaluation_data=None, monitor_evaluation_cost=False, monitor_evaluation_accuracy=False, monitor_training_cost=False, monitor_training_accuracy=False): if evaluation_data: n_data = len(evaluation_data) n = len(training_data) evaluation_cost, evaluation_accuracy = [], [] training_cost, training_accuracy = [], [] for j in range(epochs): random.shuffle(training_data) mini_batches = [training_data[k:k+mini_batch_size] for k in range(0, n, mini_batch_size)] for mini_batch in mini_batches: self.update_mini_batch(mini_batch, eta, lmbda, len(training_data)) print("Epoch %s training complete" % j) if monitor_training_cost: cost = self.total_cost(training_data, lmbda) training_cost.append(cost) print("Cost on training data: {}".format(cost)) if monitor_training_accuracy: accuracy = self.accuracy(training_data, convert=True) training_accuracy.append(accuracy) print("Accuracy on training data: {} / {}".format(accuracy, n)) if monitor_evaluation_cost: cost = self.total_cost(evaluation_data, lmbda, convert=True) evaluation_cost.append(cost) print("Cost on evaluation data: {}".format(cost)) if monitor_evaluation_accuracy: accuracy = self.accuracy(evaluation_data) evaluation_accuracy.append(accuracy) print("Accuracy on evaluation data: {} / {}".format(self.accuracy(evaluation_data), n_data)) print() return evaluation_cost, evaluation_accuracy, training_cost, training_accuracy def update_mini_batch(self, mini_batch, eta, lmbda, n): nabla_b = [np.zeros(b.shape) for b in self.biases] nabla_w = [np.zeros(w.shape) for w in self.weights] for x, y in mini_batch: delta_nabla_b, delta_nabla_w = self.backprop(x, y) nabla_b = [nb+dnb for nb, dnb in zip(nabla_b, delta_nabla_b)] nabla_w = [nw+dnw for nw, dnw in zip(nabla_w, delta_nabla_w)] self.weights = [(1-eta*(lmbda/n))*w-(eta/len(mini_batch))*nw for w, nw in zip(self.weights, nabla_w)] self.biases = [b-(eta/len(mini_batch))*nb for b, nb in zip(self.biases, nabla_b)] def backprop(self, x, y): nabla_b = [np.zeros(b.shape) for b in self.biases] nabla_w = [np.zeros(w.shape) for w in self.weights] activation = x activations = [x] zs = [] for b, w in zip(self.biases, self.weights): z = np.dot(w, activation)+b zs.append(z) activation = sigmoid(z) activations.append(activation) delta = self.cost_derivative(activations[-1], y) * sigmoid_prime(zs[-1]) nabla_b[-1] = delta nabla_w[-1] = np.dot(delta, activations[-2].transpose()) for l in range(2, self.num_layers): z = zs[-l] sp = sigmoid_prime(z) delta = np.dot(self.weights[-l+1].transpose(), delta) * sp nabla_b[-l] = delta nabla_w[-l] = np.dot(delta, activations[-l-1].transpose()) return (nabla_b, nabla_w) def accuracy(self, data, convert=False): if convert: results = [(np.argmax(self.feedforward(x)), np.argmax(y)) for (x, y) in data] else: results = [(np.argmax(self.feedforward(x)), y) for (x, y) in data] return sum(int(x == y) for (x, y) in results) def total_cost(self, data, lmbda, convert=False): cost = 0.0 for x, y in data: a = self.feedforward(x) if convert: y = vectorized_result(y) cost += self.cost.fn(a, y)/len(data) cost += 0.5*(lmbda/len(data))*sum(np.linalg.norm(w)**2 for w in self.weights) return cost def cost_derivative(self, output_activations, y): return (output_activations-y) def sigmoid(z): return 1.0/(1.0+np.exp(-z)) def sigmoid_prime(z): return sigmoid(z)*(1-sigmoid(z)) def vectorized_result(j): e = np.zeros((2, 1)) e[j] = 1.0 return e def load_data(): # 加载数据 # 返回一个元组(training_data, validation_data, test_data) # training_data是一个列表,其中包含50,000个元组(x, y)。 # x是784维的numpy.ndarray,表示输入图像。y是10维的numpy.ndarray,表示输出标签。 # validation_data和test_data是包含10,000个元组(x, y)的列表。 # x是784维的numpy.ndarray,表示输入图像。y是数字标签。 import pickle import gzip with gzip.open('mnist.pkl.gz', 'rb') as f: training_data, validation_data, test_data = pickle.load(f, encoding='iso-8859-1') return (training_data, validation_data, test_data) def load_data_wrapper(): # 加载数据,并将其转换为适合训练神经网络的格式 # 返回一个元组(training_data, validation_data, test_data) # training_data是一个列表,其中包含50,000个元组(x, y)。 # x是784维的numpy.ndarray,表示输入图像。y是10维的numpy.ndarray,表示输出标签。 # validation_data和test_data是包含10,000个元组(x, y)的列表。 # x是784维的numpy.ndarray,表示输入图像。y是数字标签。 tr_d, va_d, te_d = load_data() training_inputs = [np.reshape(x, (784, 1)) for x in tr_d[0]] training_results = [vectorized_result(y) for y in tr_d[1]] training_data = list(zip(training_inputs, training_results)) validation_inputs = [np.reshape(x, (784, 1)) for x in va_d[0]] validation_data = list(zip(validation_inputs, va_d[1])) test_inputs = [np.reshape(x, (784, 1)) for x in te_d[0]] test_data = list(zip(test_inputs, te_d[1])) return (training_data, validation_data, test_data) if __name__ == '__main__': training_data, validation_data, test_data = load_data_wrapper() net = Network([784, 30, 10]) net.SGD(training_data, 30, 10, 3.0, test_data=test_data) ```

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