Python手写数据集全连接神经网络识别代码

时间: 2024-03-15 14:17:51 浏览: 17
以下是Python手写数据集全连接神经网络识别代码示例: ``` import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.datasets import load_digits # 加载手写数据集 digits = load_digits() # 打印数据集信息 print(digits.DESCR) # 数据集划分 X = digits.data y = digits.target train_ratio = 0.8 train_size = int(X.shape[0] * train_ratio) X_train, X_test = X[:train_size], X[train_size:] y_train, y_test = y[:train_size], y[train_size:] # 数据归一化 X_train = X_train / 16.0 X_test = X_test / 16.0 # 神经网络模型 class NeuralNetwork: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size # 随机初始化权重矩阵 self.W1 = np.random.randn(self.input_size, self.hidden_size) self.W2 = np.random.randn(self.hidden_size, self.output_size) def forward(self, X): # 前向传播 self.z2 = np.dot(X, self.W1) self.a2 = self.sigmoid(self.z2) self.z3 = np.dot(self.a2, self.W2) y_hat = self.sigmoid(self.z3) return y_hat def sigmoid(self, z): # sigmoid函数 return 1 / (1 + np.exp(-z)) def sigmoid_prime(self, z): # sigmoid函数的导数 return self.sigmoid(z) * (1 - self.sigmoid(z)) def cost_function(self, X, y): # 损失函数 self.y_hat = self.forward(X) J = 0.5 * sum((y - self.y_hat)**2) return J def cost_function_prime(self, X, y): # 损失函数的导数 self.y_hat = self.forward(X) delta3 = np.multiply(-(y - self.y_hat), self.sigmoid_prime(self.z3)) dJdW2 = np.dot(self.a2.T, delta3) delta2 = np.dot(delta3, self.W2.T) * self.sigmoid_prime(self.z2) dJdW1 = np.dot(X.T, delta2) return dJdW1, dJdW2 def train(self, X, y, iterations=100, learning_rate=0.5): # 训练模型 self.J_history = [] for i in range(iterations): dJdW1, dJdW2 = self.cost_function_prime(X, y) self.W1 -= learning_rate * dJdW1 self.W2 -= learning_rate * dJdW2 J = self.cost_function(X, y) self.J_history.append(J) # 训练全连接神经网络 nn = NeuralNetwork(64, 30, 10) nn.train(X_train, y_train, iterations=1000, learning_rate=0.1) # 测试模型 y_pred = np.argmax(nn.forward(X_test), axis=1) accuracy = np.mean(y_pred == y_test) print("测试集准确率:", accuracy) # 绘制损失函数下降曲线 plt.plot(nn.J_history) plt.xlabel('Iterations') plt.ylabel('Cost') plt.show() ``` 该代码将手写数据集划分为训练集和测试集,并使用全连接神经网络模型进行训练和测试。模型使用sigmoid函数作为激活函数,使用随机梯度下降算法进行优化。训练完成后,绘制损失函数下降曲线,评估测试集准确率。

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