基于Python实现BP神经网络四分类混淆矩阵代码

时间: 2023-07-12 08:20:37 浏览: 52
以下是一个基于Python实现BP神经网络四分类混淆矩阵的示例代码: ```python import numpy as np # 定义sigmoid函数 def sigmoid(x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) # 定义BP神经网络类 class BPNeuralNetwork: def __init__(self, input_num, hidden_num, output_num): # 初始化权重 self.weights_ih = np.random.rand(hidden_num, input_num) self.weights_ho = np.random.rand(output_num, hidden_num) # 初始化偏置 self.bias_h = np.random.rand(hidden_num, 1) self.bias_o = np.random.rand(output_num, 1) def forward(self, inputs): # 计算隐藏层输出 hidden_inputs = np.dot(self.weights_ih, inputs) + self.bias_h hidden_outputs = sigmoid(hidden_inputs) # 计算输出层输出 output_inputs = np.dot(self.weights_ho, hidden_outputs) + self.bias_o output_outputs = sigmoid(output_inputs) return output_outputs def train(self, inputs, targets, learning_rate): # 前向传播 hidden_inputs = np.dot(self.weights_ih, inputs) + self.bias_h hidden_outputs = sigmoid(hidden_inputs) output_inputs = np.dot(self.weights_ho, hidden_outputs) + self.bias_o output_outputs = sigmoid(output_inputs) # 计算输出层误差 output_errors = targets - output_outputs # 计算隐藏层误差 hidden_errors = np.dot(self.weights_ho.T, output_errors) * hidden_outputs * (1 - hidden_outputs) # 更新权重和偏置 self.weights_ho += learning_rate * np.dot(output_errors * output_outputs * (1 - output_outputs), hidden_outputs.T) self.weights_ih += learning_rate * np.dot(hidden_errors * hidden_outputs * (1 - hidden_outputs), inputs.T) self.bias_o += learning_rate * output_errors * output_outputs * (1 - output_outputs) self.bias_h += learning_rate * hidden_errors * hidden_outputs * (1 - hidden_outputs) # 加载数据集 data = np.genfromtxt('data.csv', delimiter=',') inputs = data[:, :4] targets = data[:, 4:] # 数据归一化 inputs = inputs / np.max(inputs, axis=0) targets = targets / np.max(targets, axis=0) # 划分训练集和测试集 train_inputs = inputs[:120, :].T train_targets = targets[:120, :].T test_inputs = inputs[120:, :].T test_targets = targets[120:, :].T # 创建BP神经网络 network = BPNeuralNetwork(4, 8, 4) # 训练BP神经网络 for i in range(1000): network.train(train_inputs, train_targets, 0.1) # 在测试集上进行预测 test_outputs = network.forward(test_inputs) # 计算混淆矩阵 conf_matrix = np.zeros((4, 4)) for i in range(test_outputs.shape[1]): predict_label = np.argmax(test_outputs[:, i]) true_label = np.argmax(test_targets[:, i]) conf_matrix[true_label, predict_label] += 1 # 输出混淆矩阵 print('Confusion matrix:') print(conf_matrix) ``` 其中,`sigmoid`函数用于计算神经网络的输出,`BPNeuralNetwork`类定义了BP神经网络的结构和训练方法,`train`方法用于训练神经网络,`forward`方法用于进行前向传播,`data`变量存储了数据集,`inputs`和`targets`分别存储了输入和输出数据,`train_inputs`、`train_targets`、`test_inputs`和`test_targets`分别存储了训练集和测试集的输入和输出数据,`network`变量创建了一个BP神经网络,`test_outputs`用于存储在测试集上的预测结果,`conf_matrix`变量用于存储混淆矩阵。

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