西瓜书5.2. 编程利用BP算法在西瓜数据集3.0上训练一个单隐层网络。

时间: 2023-12-16 18:23:59 浏览: 49
好的,这是一个深度学习相关的问题。下面是一个简单的Python实现,供你参考: ```python import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt # 读取数据 data = pd.read_csv('watermelon_3.0.csv') X = data.iloc[:, 1:3].values y = data.iloc[:, 3].values # 数据归一化 X = (X - np.mean(X, axis=0)) / np.std(X, axis=0) # 定义单隐层神经网络 class NeuralNetwork: def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): self.input_dim = input_dim self.hidden_dim = hidden_dim self.output_dim = output_dim self.W1 = np.random.randn(self.input_dim, self.hidden_dim) self.b1 = np.zeros((1, self.hidden_dim)) self.W2 = np.random.randn(self.hidden_dim, self.output_dim) self.b2 = np.zeros((1, self.output_dim)) # sigmoid激活函数 def sigmoid(self, x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) # 前向传播 def forward(self, X): self.z1 = np.dot(X, self.W1) + self.b1 self.a1 = self.sigmoid(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.W2) + self.b2 self.y_hat = self.sigmoid(self.z2) return self.y_hat # sigmoid函数的导数 def sigmoid_derivative(self, x): return x * (1 - x) # 反向传播 def backward(self, X, y, y_hat, learning_rate): delta2 = (y_hat - y) * self.sigmoid_derivative(y_hat) dW2 = np.dot(self.a1.T, delta2) db2 = np.sum(delta2, axis=0, keepdims=True) delta1 = np.dot(delta2, self.W2.T) * self.sigmoid_derivative(self.a1) dW1 = np.dot(X.T, delta1) db1 = np.sum(delta1, axis=0) self.W2 -= learning_rate * dW2 self.b2 -= learning_rate * db2 self.W1 -= learning_rate * dW1 self.b1 -= learning_rate * db1 # 训练模型 def train(self, X, y, learning_rate=0.1, num_epochs=1000): loss_history = [] for i in range(num_epochs): y_hat = self.forward(X) loss = np.mean((y_hat - y) ** 2) self.backward(X, y, y_hat, learning_rate) loss_history.append(loss) if i % 100 == 0: print(f"Epoch {i}, Loss: {loss}") return loss_history # 定义超参数 input_dim = 2 hidden_dim = 3 output_dim = 1 learning_rate = 0.1 num_epochs = 1000 # 定义并训练模型 model = NeuralNetwork(input_dim, hidden_dim, output_dim) loss_history = model.train(X, y, learning_rate, num_epochs) # 绘制损失函数图像 plt.plot(loss_history) plt.xlabel('Epoch') plt.ylabel('Loss') plt.show() # 测试模型 y_hat = model.forward(X) y_pred = np.round(y_hat) accuracy = np.mean(y_pred == y) print(f"Accuracy: {accuracy}") ``` 需要注意的是,这只是一个简单的实现,可能还需要根据实际情况进行更多的调整和优化。希望这个实现能够对你有所帮助。

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