用python写一个小波神经网络并进行测试

时间: 2024-02-25 14:58:52 浏览: 43
好的,让我们来编写一个小波神经网络,并对其进行测试。 首先,我们需要导入必要的库: ```python import numpy as np import pywt from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split ``` 然后我们加载鸢尾花数据集: ```python # 加载鸢尾花数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target ``` 接着,我们将数据集分为训练集和测试集: ```python # 将数据集分为训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) ``` 下一步,我们将定义一个 `WaveletNeuralNetwork` 类来实现小波神经网络: ```python # 定义小波神经网络类 class WaveletNeuralNetwork: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): # 初始化网络参数 self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size # 随机初始化权重和偏置 self.weights_ih = np.random.randn(hidden_size, input_size) self.bias_ih = np.random.randn(hidden_size, 1) self.weights_ho = np.random.randn(output_size, hidden_size) self.bias_ho = np.random.randn(output_size, 1) # 定义激活函数 self.activation_function = lambda x: 1 / (1 + np.exp(-x)) # 前向传播 def forward(self, inputs): # 小波变换 coeffs = pywt.dwt(inputs, 'haar') inputs = coeffs[0] # 输入层到隐层 hidden = np.dot(self.weights_ih, inputs) + self.bias_ih hidden = self.activation_function(hidden) # 隐层到输出层 outputs = np.dot(self.weights_ho, hidden) + self.bias_ho return outputs # 训练网络 def train(self, inputs, targets, learning_rate): # 前向传播 outputs = self.forward(inputs) # 反向传播 error = targets - outputs # 输出层到隐层的权重和偏置调整 gradient = error * learning_rate hidden_T = np.transpose(hidden) weights_ho_deltas = np.dot(gradient, hidden_T) self.weights_ho += weights_ho_deltas self.bias_ho += gradient # 隐层到输入层的权重和偏置调整 who_T = np.transpose(self.weights_ho) hidden_errors = np.dot(who_T, error) hidden_gradient = hidden * (1 - hidden) * hidden_errors inputs_T = np.transpose(inputs) weights_ih_deltas = np.dot(hidden_gradient, inputs_T) self.weights_ih += weights_ih_deltas self.bias_ih += hidden_gradient # 预测 def predict(self, inputs): # 前向传播 outputs = self.forward(inputs) # 取最大值作为预测结果 prediction = np.argmax(outputs) return prediction ``` 现在我们可以实例化一个小波神经网络,并对其进行训练和测试: ```python # 定义网络结构 input_size = X_train.shape[1] hidden_size = 10 output_size = len(np.unique(y_train)) # 实例化小波神经网络 wnn = WaveletNeuralNetwork(input_size, hidden_size, output_size) # 训练网络 learning_rate = 0.1 epochs = 1000 for i in range(epochs): for j in range(len(X_train)): inputs = X_train[j] targets = np.zeros(output_size) targets[y_train[j]] = 1 wnn.train(inputs, targets, learning_rate) # 测试网络 correct = 0 for i in range(len(X_test)): inputs = X_test[i] target = y_test[i] prediction = wnn.predict(inputs) if prediction == target: correct += 1 accuracy = correct / len(X_test) print('Accuracy:', accuracy) ``` 这里我们使用了小波神经网络对鸢尾花数据集进行分类,并取得了不错的准确率。你可以尝试使用其他数据集进行测试,并对网络结构和超参数进行调整,以获得更好的性能。

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