bp神经网络python并输出准确率

时间: 2024-02-02 18:03:38 浏览: 104
PY

python实现bp神经网络

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下面是一个简单的 BP 神经网络的 Python 实现,并输出准确率的示例: ```python import numpy as np class NeuralNetwork: def __init__(self, layers): self.layers = layers self.weights = [np.random.randn(y, x) for x, y in zip(layers[:-1], layers[1:])] self.biases = [np.random.randn(y, 1) for y in layers[1:]] def sigmoid(self, z): return 1.0 / (1.0 + np.exp(-z)) def sigmoid_prime(self, z): return self.sigmoid(z) * (1 - self.sigmoid(z)) def feedforward(self, a): for w, b in zip(self.weights, self.biases): a = self.sigmoid(np.dot(w, a) + b) return a def backpropagation(self, x, y): nabla_w = [np.zeros(w.shape) for w in self.weights] nabla_b = [np.zeros(b.shape) for b in self.biases] activation = x activations = [x] zs = [] for w, b in zip(self.weights, self.biases): z = np.dot(w, activation) + b zs.append(z) activation = self.sigmoid(z) activations.append(activation) delta = (activations[-1] - y) * self.sigmoid_prime(zs[-1]) nabla_w[-1] = np.dot(delta, activations[-2].transpose()) nabla_b[-1] = delta for l in range(2, len(self.layers)): z = zs[-l] sp = self.sigmoid_prime(z) delta = np.dot(self.weights[-l+1].transpose(), delta) * sp nabla_w[-l] = np.dot(delta, activations[-l-1].transpose()) nabla_b[-l] = delta return (nabla_w, nabla_b) def train(self, training_data, epochs, mini_batch_size, learning_rate, test_data=None): n = len(training_data) for i in range(epochs): np.random.shuffle(training_data) mini_batches = [training_data[k:k+mini_batch_size] for k in range(0, n, mini_batch_size)] for mini_batch in mini_batches: nabla_w = [np.zeros(w.shape) for w in self.weights] nabla_b = [np.zeros(b.shape) for b in self.biases] for x, y in mini_batch: delta_nabla_w, delta_nabla_b = self.backpropagation(x, y) nabla_w = [nw+dnw for nw, dnw in zip(nabla_w, delta_nabla_w)] nabla_b = [nb+dnb for nb, dnb in zip(nabla_b, delta_nabla_b)] self.weights = [w-(learning_rate/len(mini_batch))*nw for w, nw in zip(self.weights, nabla_w)] self.biases = [b-(learning_rate/len(mini_batch))*nb for b, nb in zip(self.biases, nabla_b)] if test_data: print("Epoch {}: Accuracy {:.2f}%".format(i+1, self.evaluate(test_data)*100)) else: print("Epoch {} complete".format(i+1)) def evaluate(self, test_data): test_results = [(np.argmax(self.feedforward(x)), np.argmax(y)) for (x, y) in test_data] return sum(int(x == y) for (x, y) in test_results) / len(test_data) ``` 这个实现中,我们使用了 numpy 来处理矩阵运算。我们可以使用 `NeuralNetwork` 类来构建一个神经网络,然后使用 `train` 方法来训练网络。其中,`training_data` 是训练数据,`epochs` 是迭代次数,`mini_batch_size` 是小批量大小,`learning_rate` 是学习率,`test_data` 是测试数据。 我们可以将训练集和测试集转换为 numpy 数组,然后创建一个 `NeuralNetwork` 对象,指定层数和神经元数量,然后调用 `train` 方法来训练网络。例如: ```python # 导入数据集 from sklearn.datasets import load_digits from sklearn.model_selection import train_test_split # 加载数据集 digits = load_digits() # 将数据集转换为 numpy 数组 X = digits.images.reshape((len(digits.images), -1)).T / 16.0 y = np.eye(10)[digits.target].T # 将数据集分为训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X.T, y.T, test_size=0.3, random_state=42) # 创建一个神经网络对象 nn = NeuralNetwork([64, 30, 10]) # 训练神经网络 nn.train(list(zip(X_train, y_train)), epochs=100, mini_batch_size=10, learning_rate=3.0, test_data=list(zip(X_test, y_test))) ``` 在训练完成后,我们可以使用 `evaluate` 方法来计算网络的准确率。例如: ```python # 计算测试集的准确率 accuracy = nn.evaluate(list(zip(X_test, y_test))) print("Test Accuracy: {:.2f}%".format(accuracy*100)) ``` 完整的代码示例可以在以下链接中找到:https://github.com/zhiyongc/Neural-Networks/blob/master/bp_nn.py
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