全连接神经网络代码分段详解

时间: 2023-07-29 13:09:13 浏览: 62
全连接神经网络是一种常见的人工神经网络,也被称为多层感知机(Multilayer Perceptron,简称 MLP)。它由多个全连接层组成,每个全连接层的神经元与前一层的所有神经元相连。以下是一个Python实现的全连接神经网络代码分段详解: 1.导入必要的库和模块 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt ``` 2.定义激活函数 ```python def relu(x): return np.maximum(x, 0) ``` 3.初始化权重和偏置 ```python def initialize_parameters(layer_dims): parameters = {} L = len(layer_dims) for l in range(1, L): parameters['W' + str(l)] = np.random.randn(layer_dims[l], layer_dims[l-1]) * 0.01 parameters['b' + str(l)] = np.zeros((layer_dims[l], 1)) return parameters ``` 4.前向传播 ```python def forward_propagation(X, parameters): caches = [] A = X L = len(parameters) // 2 for l in range(1, L): A_prev = A Z = np.dot(parameters['W' + str(l)], A_prev) + parameters['b' + str(l)] A = relu(Z) cache = (A_prev, parameters['W' + str(l)], parameters['b' + str(l)], Z) caches.append(cache) AL = np.dot(parameters['W' + str(L)], A) + parameters['b' + str(L)] return AL, caches ``` 5.计算代价函数 ```python def compute_cost(AL, Y): m = Y.shape[1] cost = (-1/m) * np.sum(Y*np.log(AL) + (1-Y)*np.log(1-AL)) cost = np.squeeze(cost) return cost ``` 6.反向传播 ```python def backward_propagation(AL, Y, caches): grads = {} L = len(caches) m = AL.shape[1] dAL = - (np.divide(Y, AL) - np.divide(1 - Y, 1 - AL)) current_cache = caches[L-1] grads['dA' + str(L)], grads['dW' + str(L)], grads['db' + str(L)] = linear_activation_backward(dAL, current_cache, 'sigmoid') for l in reversed(range(L-1)): current_cache = caches[l] dA_prev_temp, dW_temp, db_temp = linear_activation_backward(grads['dA' + str(l+2)], current_cache, 'relu') grads['dA' + str(l+1)] = dA_prev_temp grads['dW' + str(l+1)] = dW_temp grads['db' + str(l+1)] = db_temp return grads ``` 7.更新参数 ```python def update_parameters(parameters, grads, learning_rate): L = len(parameters) // 2 for l in range(L): parameters['W' + str(l+1)] = parameters['W' + str(l+1)] - learning_rate * grads['dW' + str(l+1)] parameters['b' + str(l+1)] = parameters['b' + str(l+1)] - learning_rate * grads['db' + str(l+1)] return parameters ``` 8.训练模型 ```python def nn_model(X, Y, layer_dims, num_iterations, learning_rate): parameters = initialize_parameters(layer_dims) costs = [] for i in range(num_iterations): AL, caches = forward_propagation(X, parameters) cost = compute_cost(AL, Y) grads = backward_propagation(AL, Y, caches) parameters = update_parameters(parameters, grads, learning_rate) if i % 100 == 0: print("Cost after iteration {}: {}".format(i, cost)) costs.append(cost) plt.plot(costs) plt.ylabel('Cost') plt.xlabel('Iterations (per hundreds)') plt.title("Learning rate =" + str(learning_rate)) plt.show() return parameters ``` 以上就是一个简单的全连接神经网络的代码分段详解。其中,initialize_parameters函数用于初始化权重和偏置,forward_propagation函数用于进行前向传播,compute_cost函数用于计算代价函数,backward_propagation函数用于进行反向传播,update_parameters函数用于更新参数,nn_model函数用于训练模型。

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