hidden_layer_error = output_layer_delta.dot(self.weights_ho.T)实现什么功能,有那些运算

时间: 2024-05-20 13:13:33 浏览: 61
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层的显示隐藏

这行代码实现了计算输出层误差传播到隐藏层的误差,并且将该误差记录在了 hidden_layer_error 变量中。 具体来说,该行代码中的运算包括: - output_layer_delta:输出层的误差项,是一个形状为 (batch_size, output_size) 的矩阵,其中 batch_size 为批量大小,output_size 为输出层神经元的个数。 - self.weights_ho.T:将隐藏层到输出层的权重矩阵转置,得到形状为 (output_size, hidden_size) 的矩阵,其中 hidden_size 为隐藏层神经元的个数。 - output_layer_delta.dot(self.weights_ho.T):将输出层误差项乘以隐藏层到输出层的权重矩阵的转置,得到形状为 (batch_size, hidden_size) 的矩阵,即误差项在隐藏层的值。 因此,这行代码实现了将输出层误差项反向传播到隐藏层,并计算出隐藏层的误差项。
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import numpy as np class BPNeuralNetwork: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size # 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 = lambda x: 1 / (1 + np.exp(-x)) self.derivative = lambda x: x * (1 - x) def forward(self, inputs): # 计算隐藏层的输出 hidden = self.activation(np.dot(self.weights_ih, inputs) + self.bias_ih) # 计算输出层的输出 output = self.activation(np.dot(self.weights_ho, hidden) + self.bias_ho) return output def backward(self, inputs, targets, output): # 计算输出层的误差 output_error = targets - output output_delta = output_error * self.derivative(output) # 计算隐藏层的误差 hidden_error = np.dot(self.weights_ho.T, output_delta) hidden_delta = hidden_error * self.derivative(hidden) # 更新权重和偏置 self.weights_ho += np.dot(output_delta, hidden.T) self.bias_ho += output_delta self.weights_ih += np.dot(hidden_delta, inputs.T) self.bias_ih += hidden_delta def train(self, inputs, targets, epochs): for i in range(epochs): for j in range(len(inputs)): # 前向传播 output = self.forward(inputs[j].reshape(-1, 1)) # 反向传播 self.backward(inputs[j].reshape(-1, 1), targets[j].reshape(-1, 1), output)

import numpy as np class BPNeuralNetwork: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size self.weights1 = np.random.randn(self.input_size, self.hidden_size) self.bias1 = np.zeros((1, self.hidden_size)) self.weights2 = np.random.randn(self.hidden_size, self.output_size) self.bias2 = np.zeros((1, self.output_size)) def forward(self, X): self.hidden_layer = np.dot(X, self.weights1) + self.bias1 self.activated_hidden_layer = self.sigmoid(self.hidden_layer) self.output_layer = np.dot(self.activated_hidden_layer, self.weights2) + self.bias2 self.activated_output_layer = self.sigmoid(self.output_layer) return self.activated_output_layer def sigmoid(self, s): return 1 / (1 + np.exp(-s)) def sigmoid_derivative(self, s): return s * (1 - s) def backward(self, X, y, o, learning_rate): self.error = y - o self.delta_output = self.error * self.sigmoid_derivative(o) self.error_hidden = self.delta_output.dot(self.weights2.T) self.delta_hidden = self.error_hidden * self.sigmoid_derivative(self.activated_hidden_layer) self.weights1 += X.T.dot(self.delta_hidden) * learning_rate self.bias1 += np.sum(self.delta_hidden, axis=0, keepdims=True) * learning_rate self.weights2 += self.activated_hidden_layer.T.dot(self.delta_output) * learning_rate self.bias2 += np.sum(self.delta_output, axis=0, keepdims=True) * learning_rate def train(self, X, y, learning_rate, epochs): for epoch in range(epochs): output = self.forward(X) self.backward(X, y, output, learning_rate) def predict(self, X): return self.forward(X) X = np.array([[0, 0, 1], [0, 1, 1], [1, 0, 1], [1, 1, 1]]) y = np.array([[0], [1], [1], [0]]) nn = BPNeuralNetwork(3, 4, 1) nn.train(X, y, 0.1, 10000) new_data = np.array([[0, 0, 0], [0, 1, 0], [1, 0, 0], [1, 1, 0]]) print(nn.predict(new_data))

import sys,numpy as np from keras.datasets import mnist (x_train,y_train),(x_test,y_test)=mnist.load_data() images,labels=(x_train[0:1000].reshape(1000,28*28)/255,y_train[0:1000]) one_hot_labels=np.zeros((len(labels),10)) for i,l in enumerate(labels): one_hot_labels[i][l]=1 labels=one_hot_labels test_images=x_test.reshape(len(x_test),28*28)/255 test_labels=np.zeros((len(y_test),10)) for i,l in enumerate(y_test): test_labels[i][l]=1 np.random.seed(1) def relu(x): return (x>=0)*x #此函数将所有负数设为0 def relu2deriv(output): return output>=0 #当input>0时,返回1,否则返回0 alpha,iterations,hidden_size=(0.005,300,100) pixels_per_image,num_labels=(784,10) weights_0_1=0.2*np.random.random((pixels_per_image,hidden_size))-0.1 weights_1_2=0.2*np.random.random((hidden_size,num_labels))-0.1 for j in range(iterations): error,correct_cnt=(0.0,0) for i in range(len(images)): layer_0=images[i:i+1] layer_1=relu(np.dot(layer_0,weights_0_1)) dropout_mask=np.random.randint(2,size=layer_1.shape) layer_1*=dropout_mask*2 layer_2=np.dot(layer_1,weights_1_2) error+=np.sum((labels[i:i+1]-layer_2)**2) correct_cnt+=int(np.argmax(layer_2)==\ np.argmax(labels[i:i+1])) layer_2_delta=(labels[i:i+1]-layer_2) layer_1_delta=layer_2_delta.dot(weights_1_2.T)*relu2deriv(layer_1) layer_1_delta+=dropout_mask weights_1_2+=alpha*layer_1.T.dot(layer_2_delta) weights_0_1+=alpha*layer_0.T.dot(layer_1_delta) if (j%10==0): test_error=0.0 test_correct_cnt=0 for i in range(len(test_images)): layer_0=test_images[i:i+1] layer_1=relu(np.dot(layer_0,weights_0_1)) layer_2=np.dot(layer_1,weights_1_2) test_error+=np.sum((test_labels[i:i+1]-layer_2)**2) test_correct_cnt+=int(np.argmax(layer_2)==np.argmax(test_labels[i:i+1])) sys.stdout.write("\n"+\ "I:"+str(j)+\ " Test-Error:"+str(test_error/float(len(test_images)))[0:5] +\ " Test-Acc:"+str(test_correct_cnt/float(len(test_images)))+\ " Train-Err:"+str(error/float(len(images)))[0:5]+\ " Train-Acc:"+str(correct_cnt/float(len(images))))帮我看看哪里有问题

import numpy as np # 定义神经网络模型 class NeuralNetwork: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size, learning_rate=0.1): # 初始化权重和偏置 self.weights1 = np.random.randn(input_size, hidden_size) self.bias1 = np.zeros((1, hidden_size)) self.weights2 = np.random.randn(hidden_size, output_size) self.bias2 = np.zeros((1, output_size)) # 学习率 self.learning_rate = learning_rate # 前向传播 def forward(self, x): # 第一层 z1 = np.dot(x, self.weights1) + self.bias1 a1 = np.maximum(0, z1) # ReLU激活函数 # 第二层 z2 = np.dot(a1, self.weights2) + self.bias2 return z2, a1 # 训练模型 def train(self, X, y, epochs): for i in range(epochs): # 前向传播,计算预测值和激活值 y_hat, _ = self.forward(X) # 计算损失函数 loss = np.mean((y_hat - y) ** 2) # 反向传播,更新参数 self.backward(X, y, y_hat) # 输出当前状态 print(f"Epoch {i+1}/{epochs}, Loss: {loss}") # 如果损失函数值小于指定值,退出训练 if loss < 0.001: print("训练完成") break # 反向传播 def backward(self, x, y, y_hat): # 计算损失函数的梯度 delta2 = y_hat - y # 计算第二层的参数梯度 dw2 = np.dot(self.a1.T, delta2) db2 = np.sum(delta2, axis=0, keepdims=True) # 计算第一层的参数梯度 delta1 = np.dot(delta2, self.weights2.T) * (self.a1 > 0) dw1 = np.dot(x.T, delta1) db1 = np.sum(delta1, axis=0, keepdims=True) # 更新权重和偏置 self.weights2 -= self.learning_rate * dw2 self.bias2 -= self.learning_rate * db2 self.weights1 -= self.learning_rate * dw1 self.bias1 -= self.learning_rate * db1 # 预测模型 def predict(self, x): y_hat, _ = self.forward(x) return y_hat[0][0] # 用户输入 input_value = input("请输入模型的输入值: ") x_test = np.array([[float(input_value)]]) # 初始化神经网络模型 model = NeuralNetwork(input_size=1, hidden_size=10, output_size=1, learning_rate=0.1) # 训练模型 X_train = np.array([[1], [1.1], [1.2], [2]]) y_train = np.array([[2.21], [2.431], [2.664], [8]]) model.train(X_train, y_train, epochs=1000) # 预测输出值 y_test = model.predict(x_test) print(f"输入值: {x_test[0][0]}, 输出值: {y_test}")

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