基于bp神经网络的手写数字识别 python代码

基于BP神经网络的手写数字识别是一种常见的机器学习任务，可以使用Python编写实现。下面是一个简单的代码示例：

1. 数据准备：
- 首先，需要准备好用于训练的手写数字图片数据集。可以使用MNIST数据集，其中包含了60000个训练样本和10000个测试样本。
- 然后，将图片数据集转换为模型可接受的输入格式。对于MNIST数据集，可以将28x28的图片展开为1维向量，并将像素值进行归一化处理。

2. 导入相关库：

   import numpy as np
   import matplotlib.pyplot as plt
   from sklearn.datasets import fetch_openml
   from sklearn.model_selection import train_test_split
   from sklearn.preprocessing import StandardScaler
   from sklearn.metrics import classification_report

3. 加载数据集：

   X, y = fetch_openml('mnist_784', version=1, return_X_y=True, cache=True)
   X = StandardScaler().fit_transform(X)
   X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

4. 定义BP神经网络模型：

   class BPNeuralNetwork():
       def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size):
           self.W1 = np.random.randn(input_size, hidden_size)
           self.W2 = np.random.randn(hidden_size, output_size)
           
       def forward(self, X):
           self.z2 = np.dot(X, self.W1)
           self.a2 = self.sigmoid(self.z2)
           self.z3 = np.dot(self.a2, self.W2)
           self.a3 = self.sigmoid(self.z3)
           return self.a3
           
       def sigmoid(self, z):
           return 1 / (1 + np.exp(-z))

5. 定义训练函数：

   def train(model, X, y, learning_rate, num_epochs):
       for epoch in range(num_epochs):
           # 前向传播
           output = model.forward(X)
           
           # 反向传播
           delta3 = output - y
           delta2 = np.dot(delta3, model.W2.T) * model.a2 * (1 - model.a2)
           
           # 权重更新
           dW2 = np.dot(model.a2.T, delta3)
           dW1 = np.dot(X.T, delta2)
           model.W2 -= learning_rate * dW2
           model.W1 -= learning_rate * dW1
           
           # 打印训练过程
           if (epoch + 1) % 10 == 0:
               loss = np.mean(np.square(output - y))
               print(f'Epoch {epoch+1}/{num_epochs}, loss: {loss:.4f}')

6. 定义预测函数：

   def predict(model, X):
       output = model.forward(X)
       return np.argmax(output, axis=1)

7. 训练模型并进行预测：

   model = BPNeuralNetwork(input_size=X_train.shape[1], hidden_size=100, output_size=10)
   train(model, X_train, y_train, learning_rate=0.01, num_epochs=100)
   
   y_pred = predict(model, X_test)

8. 评估模型性能：

   print(classification_report(y_test, y_pred))

这只是一个简单的示例，真实的BP神经网络模型可能需要更复杂的结构和参数调优。希望这个简单的代码示例能帮到您！