请给我一段用python写的rbp神经网络代码,解决用变量phi,变量r拟合变量ld的问题,实际的变量phi、r、ld从excel表格中读取,数据需要归一化处理,数据需要划分为训练集和测试集,要求绘制变量ld的实际值与预测值的对比图和训练误差下降曲线,尽量不要出现变量维度方面的错误。
时间: 2024-03-16 14:43:26 浏览: 60
基于Python神经网络实现在数据拟合中应用(源码+数据).rar
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好的,下面是一个使用纯Python实现的RBP神经网络代码,包括了变量phi、变量r拟合变量ld的问题,实际的变量phi、r、ld从excel表格中读取,数据需要归一化处理,数据需要划分为训练集和测试集,同时绘制了变量ld的实际值与预测值的对比图和训练误差下降曲线:
```python
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
# 读取数据
data = pd.read_excel("data.xlsx")
phi = np.array(data["phi"])
r = np.array(data["r"])
ld = np.array(data["ld"])
# 归一化处理
phi = (phi - np.mean(phi)) / np.std(phi)
r = (r - np.mean(r)) / np.std(r)
ld = (ld - np.mean(ld)) / np.std(ld)
# 划分训练集和测试集
train_num = int(len(phi) * 0.7)
phi_train, phi_test = phi[:train_num], phi[train_num:]
r_train, r_test = r[:train_num], r[train_num:]
ld_train, ld_test = ld[:train_num], ld[train_num:]
# 定义RBF函数
def rbf(x, c, s):
return np.exp(-1 / (2 * s**2) * (x-c)**2)
class RBFNet(object):
def __init__(self, k=10, lr=0.01, epochs=100):
self.k = k
self.lr = lr
self.epochs = epochs
self.center = None
self.W = None
def fit(self, X, y):
# 随机选择k个中心点
idx = np.random.choice(len(X), self.k)
self.center = X[idx]
# 计算每个样本到中心点的距离
d = np.zeros((len(X), self.k))
for i in range(len(X)):
for j in range(self.k):
d[i][j] = np.sqrt((X[i][0]-self.center[j][0])**2 + (X[i][1]-self.center[j][1])**2)
# 随机初始化权重
self.W = np.random.randn(self.k)
# 迭代训练
errors = []
for epoch in range(self.epochs):
for i in range(len(X)):
# 前向传播
a = np.zeros((self.k))
for j in range(self.k):
a[j] = rbf(d[i][j], 0, 1)
y_pred = np.dot(a, self.W)
# 反向传播
error = y_pred - y[i]
self.W -= self.lr * error * a
errors.append(np.mean(np.square(y - self.predict(X))))
# 绘制训练误差下降曲线
plt.plot(errors)
plt.title("Training Error")
plt.xlabel("Epoch")
plt.ylabel("MSE")
plt.show()
def predict(self, X):
y_pred = []
for i in range(len(X)):
a = np.zeros((self.k))
for j in range(self.k):
d = np.sqrt((X[i][0]-self.center[j][0])**2 + (X[i][1]-self.center[j][1])**2)
a[j] = rbf(d, 0, 1)
y = np.dot(a, self.W)
y_pred.append(y)
return np.array(y_pred)
# 创建RBF神经网络
rbfnet = RBFNet()
# 训练模型
X_train = np.column_stack((phi_train, r_train))
y_train = ld_train.reshape(-1, 1)
rbfnet.fit(X_train, y_train)
# 预测测试集
X_test = np.column_stack((phi_test, r_test))
y_test = ld_test.reshape(-1, 1)
y_pred = rbfnet.predict(X_test)
# 绘制实际值与预测值的对比图
plt.scatter(y_test, y_pred)
plt.title("Actual vs Predicted")
plt.xlabel("Actual")
plt.ylabel("Predicted")
plt.show()
```
需要注意的是,这里假设输入特征只有两个phi和r,如果有其他特征需要在代码中进行相应的修改。同时,也需要根据实际情况来调整RBF神经网络中的超参数,如中心点数量k、学习率lr和迭代次数epochs等。
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