基于matlab使用多层感知机对垃圾邮件进行分类的完整代码,数据集分为训练集和测试集,不能使用自带的神经网络工具箱

好的，以下是基于matlab使用多层感知机对垃圾邮件进行分类的完整代码：

首先，我们需要加载数据集。这里我们使用的是Spambase数据集，包含4601个样本，每个样本有57个特征。其中，前48个特征是连续值，后9个特征是离散值。我们将数据集分为训练集和测试集，其中70%的数据用于训练，30%的数据用于测试。

% 加载数据集
data = load('spambase.data');
X = data(:, 1:57);
y = data(:, 58);

% 划分训练集和测试集
m = size(X, 1);
num_train = round(0.7 * m);
num_test = m - num_train;

train_X = X(1:num_train, :);
train_y = y(1:num_train);

test_X = X(num_train+1:end, :);
test_y = y(num_train+1:end);

接下来，我们需要进行数据预处理。由于数据集的特征有连续值和离散值，我们需要对它们进行不同的处理。对于连续值特征，我们将其归一化到[0, 1]的范围内；对于离散值特征，我们将其转化为虚拟变量。具体实现如下：

% 对连续值特征进行归一化处理
train_X(:, 1:48) = normalize(train_X(:, 1:48));
test_X(:, 1:48) = normalize(test_X(:, 1:48));

% 对离散值特征进行虚拟变量转化
train_X = [train_X(:, 1:48), dummyvar(train_X(:, 49:end))];
test_X = [test_X(:, 1:48), dummyvar(test_X(:, 49:end))];

接下来，我们需要定义多层感知机的架构。这里我们定义了一个包含3个隐藏层的多层感知机，每个隐藏层包含50个神经元。由于我们不能使用自带的神经网络工具箱，我们需要手动实现前向传播和反向传播算法。具体实现如下：

% 定义神经网络架构
input_size = size(train_X, 2);
hidden_size = 50;
output_size = 1;

% 初始化权重矩阵
W1 = randn(input_size, hidden_size);
b1 = zeros(1, hidden_size);
W2 = randn(hidden_size, hidden_size);
b2 = zeros(1, hidden_size);
W3 = randn(hidden_size, hidden_size);
b3 = zeros(1, hidden_size);
W4 = randn(hidden_size, output_size);
b4 = zeros(1, output_size);

% 定义前向传播函数
function [y_pred, z1, a1, z2, a2, z3, a3] = forward_propagation(X, W1, b1, W2, b2, W3, b3, W4, b4)
    z1 = X * W1 + b1;
    a1 = sigmoid(z1);
    z2 = a1 * W2 + b2;
    a2 = sigmoid(z2);
    z3 = a2 * W3 + b3;
    a3 = sigmoid(z3);
    y_pred = sigmoid(a3 * W4 + b4);
end

% 定义反向传播函数
function [dW1, db1, dW2, db2, dW3, db3, dW4, db4] = backward_propagation(X, y, y_pred, z1, a1, z2, a2, z3, a3, W4)
    delta4 = (y_pred - y) .* sigmoid_gradient(y_pred);
    delta3 = delta4 * W4' .* sigmoid_gradient(a3);
    delta2 = delta3 * W3' .* sigmoid_gradient(a2);
    delta1 = delta2 * W2' .* sigmoid_gradient(a1);

    dW4 = a3' * delta4;
    db4 = sum(delta4, 1);
    dW3 = a2' * delta3;
    db3 = sum(delta3, 1);
    dW2 = a1' * delta2;
    db2 = sum(delta2, 1);
    dW1 = X' * delta1;
    db1 = sum(delta1, 1);
end

% 定义sigmoid函数和其导数
function y = sigmoid(x)
    y = 1 ./ (1 + exp(-x));
end

function y = sigmoid_gradient(x)
    y = sigmoid(x) .* (1 - sigmoid(x));
end

接下来，我们需要训练神经网络。我们使用随机梯度下降算法进行优化，每次迭代从训练集中随机选择一个样本进行更新。具体实现如下：

% 设置训练参数
num_epochs = 1000;
learning_rate = 0.1;
batch_size = 1;

% 训练神经网络
for epoch = 1:num_epochs
    % 随机选择一个样本进行更新
    idx = randi(num_train, batch_size, 1);
    X_batch = train_X(idx, :);
    y_batch = train_y(idx, :);

    % 前向传播
    [y_pred, z1, a1, z2, a2, z3, a3] = forward_propagation(X_batch, W1, b1, W2, b2, W3, b3, W4, b4);

    % 反向传播
    [dW1, db1, dW2, db2, dW3, db3, dW4, db4] = backward_propagation(X_batch, y_batch, y_pred, z1, a1, z2, a2, z3, a3, W4);

    % 更新权重矩阵
    W1 = W1 - learning_rate * dW1;
    b1 = b1 - learning_rate * db1;
    W2 = W2 - learning_rate * dW2;
    b2 = b2 - learning_rate * db2;
    W3 = W3 - learning_rate * dW3;
    b3 = b3 - learning_rate * db3;
    W4 = W4 - learning_rate * dW4;
    b4 = b4 - learning_rate * db4;
end

最后，我们使用测试集评估模型的性能。具体实现如下：

% 在测试集上进行预测
[y_pred, ~, ~, ~, ~, ~, ~] = forward_propagation(test_X, W1, b1, W2, b2, W3, b3, W4, b4);
y_pred(y_pred >= 0.5) = 1;
y_pred(y_pred < 0.5) = 0;

% 计算准确率
accuracy = sum(test_y == y_pred) / num_test;
fprintf('Accuracy: %.2f%%\n', accuracy * 100);

这样，我们就完成了基于matlab使用多层感知机对垃圾邮件进行分类的完整代码。