用python写一个用一层神经网络和relu函数来拟合x的平方的代码

时间: 2024-02-13 13:01:12 浏览: 23
以下是用一层神经网络和ReLU函数来拟合x的平方的Python代码示例: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 生成训练数据 n = 100 x = np.linspace(-1, 1, n).reshape(n, 1) y = x ** 2 # 定义一层神经网络 class LinearLayer: def __init__(self, input_dim, output_dim): self.W = np.random.randn(input_dim, output_dim) * 0.01 self.b = np.zeros((1, output_dim)) self.output = None self.dW = None self.db = None def forward(self, input): self.output = np.dot(input, self.W) + self.b return self.output def backward(self, dout): self.dW = np.dot(self.input.T, dout) self.db = np.sum(dout, axis=0, keepdims=True) dinput = np.dot(dout, self.W.T) return dinput # 定义ReLU激活函数 class ReLU: def __init__(self): self.mask = None def forward(self, input): self.mask = (input <= 0) output = input.copy() output[self.mask] = 0 return output def backward(self, dout): dout[self.mask] = 0 dinput = dout return dinput # 定义神经网络模型 class NeuralNet: def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): self.linear1 = LinearLayer(input_dim, hidden_dim) self.relu = ReLU() self.linear2 = LinearLayer(hidden_dim, output_dim) def forward(self, input): output1 = self.linear1.forward(input) output2 = self.relu.forward(output1) output3 = self.linear2.forward(output2) return output3 def backward(self, dout): dout2 = self.linear2.backward(dout) dout1 = self.relu.backward(dout2) dinput = self.linear1.backward(dout1) return dinput # 定义损失函数 class Loss: def __init__(self): self.loss = None self.dout = None def mean_squared_error(self, y_pred, y_true): self.loss = np.mean((y_pred - y_true) ** 2) self.dout = 2 * (y_pred - y_true) / y_pred.shape[0] return self.loss def backward(self): return self.dout # 设置超参数 input_dim = 1 hidden_dim = 10 output_dim = 1 learning_rate = 0.1 num_epochs = 1000 # 创建神经网络模型和损失函数对象 net = NeuralNet(input_dim, hidden_dim, output_dim) loss_fn = Loss() # 训练模型 for epoch in range(num_epochs): # 前向传播 y_pred = net.forward(x) loss = loss_fn.mean_squared_error(y_pred, y) # 反向传播 dout = loss_fn.backward() net.backward(dout) # 更新参数 net.linear1.W -= learning_rate * net.linear1.dW net.linear1.b -= learning_rate * net.linear1.db net.linear2.W -= learning_rate * net.linear2.dW net.linear2.b -= learning_rate * net.linear2.db # 每迭代100次输出一次损失函数值 if (epoch+1) % 100 == 0: print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss)) # 测试模型 y_pred = net.forward(x) plt.scatter(x, y, marker='.') plt.plot(x, y_pred, color='r') plt.show() ``` 在上述代码中,我们首先生成了100个训练数据,然后定义了一层神经网络类和ReLU类,以及神经网络模型类和损失函数类。接着,我们设置了模型的超参数,包括输入维度、隐藏层维度、输出维度、学习率和迭代次数等。然后,我们创建了神经网络模型和损失函数对象,并使用训练数据进行模型训练。最后,我们对模型进行了测试,并绘制了拟合曲线。

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