Python 西瓜书编程实现标准BP算法和累积BP算法+loss可视化

时间: 2023-11-10 10:57:24 浏览: 144
由于没有给出数据集,这里只提供标准BP算法和累积BP算法的代码和loss可视化方法。 标准BP算法代码: ```python import numpy as np class BP: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size, learning_rate=0.01): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size self.learning_rate = learning_rate self.W1 = np.random.randn(input_size, hidden_size) self.b1 = np.zeros((1, hidden_size)) self.W2 = np.random.randn(hidden_size, output_size) self.b2 = np.zeros((1, output_size)) def sigmoid(self, x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) def forward(self, X): self.z1 = np.dot(X, self.W1) + self.b1 self.a1 = self.sigmoid(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.W2) + self.b2 self.a2 = self.sigmoid(self.z2) return self.a2 def sigmoid_derivative(self, x): return x * (1 - x) def backward(self, X, y, output): self.error = y - output self.a2_delta = self.error * self.sigmoid_derivative(output) self.a1_error = np.dot(self.a2_delta, self.W2.T) self.a1_delta = self.a1_error * self.sigmoid_derivative(self.a1) self.W1 += self.learning_rate * np.dot(X.T, self.a1_delta) self.b1 += self.learning_rate * np.sum(self.a1_delta, axis=0, keepdims=True) self.W2 += self.learning_rate * np.dot(self.a1.T, self.a2_delta) self.b2 += self.learning_rate * np.sum(self.a2_delta, axis=0, keepdims=True) def train(self, X, y, epochs): self.loss = [] for i in range(epochs): output = self.forward(X) self.backward(X, y, output) self.loss.append(np.mean(np.abs(self.error))) if i % 1000 == 0: print("Epoch:", i, " Loss:", np.mean(np.abs(self.error))) def predict(self, X): return self.forward(X) ``` 累积BP算法代码: ```python import numpy as np class Accumulative_BP: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size, learning_rate=0.01): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size self.learning_rate = learning_rate self.W1 = np.random.randn(input_size, hidden_size) self.b1 = np.zeros((1, hidden_size)) self.W2 = np.random.randn(hidden_size, output_size) self.b2 = np.zeros((1, output_size)) def sigmoid(self, x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) def forward(self, X): self.z1 = np.dot(X, self.W1) + self.b1 self.a1 = self.sigmoid(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.W2) + self.b2 self.a2 = self.sigmoid(self.z2) return self.a2 def sigmoid_derivative(self, x): return x * (1 - x) def backward(self, X, y, output): self.error = y - output self.a2_delta = self.error * self.sigmoid_derivative(output) self.a1_error = np.dot(self.a2_delta, self.W2.T) self.a1_delta = self.a1_error * self.sigmoid_derivative(self.a1) self.W1 += self.learning_rate * np.dot(X.T, self.a1_delta) self.b1 += self.learning_rate * np.sum(self.a1_delta, axis=0, keepdims=True) self.W2 += self.learning_rate * np.dot(self.a1.T, self.a2_delta) self.b2 += self.learning_rate * np.sum(self.a2_delta, axis=0, keepdims=True) def train(self, X, y, epochs): self.loss = [] for i in range(epochs): output = self.forward(X) self.backward(X, y, output) self.loss.append(np.mean(np.abs(self.error))) if i % 1000 == 0: print("Epoch:", i, " Loss:", np.mean(np.abs(self.error))) def predict(self, X): return self.forward(X) ``` loss可视化方法: ```python import matplotlib.pyplot as plt plt.plot(bp.loss) plt.title("Standard BP Loss") plt.xlabel("Epochs") plt.ylabel("Loss") plt.show() plt.plot(abp.loss) plt.title("Accumulative BP Loss") plt.xlabel("Epochs") plt.ylabel("Loss") plt.show() ```
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