编写三层前向神经网络反向传播算法程序,对以下数据进行分类。 第一类10个样本(三维空间): [1.58, 2.32, -5.8],[0.67, 1.58,-4.78],[1.04, 1.01, -3.63],[-1.49, 2.18, -3.39], [-0.41,-4.73], [1.39, 3.16, 2.87],1.21,[1.20, 1.40, -1.89], [-0.92, 1.44,-3,22],[0.45, 1.33, -4.38],[-0.76, 0.84, -1.96] ;第二类10 个样本(三维空间): [0.21,0.03,-2.21],[0.37,0.28,-1.81],[0.18, 1.22, 0.16],[-0.24, 0.93,-1.01],[-1.18, 0.39, -0.39], [0.74, 0.96, -1.16],[-0.38, 1.94, -0.48], [0.02, 0.72, -0.17],[0.44, 1.31, -0.14], [0.46, 1.49, 0.68] ;第三类10个样本(三维空间): [-1.54, 1.17, 0.64][5.41, 3.45,-1.33],[1.55,0.99, 2.69],[1.68, 1.79,-0.87],[3.51, -0.22, -1.39],[1.86,3.19, 1.51],[1.40, -0.44, -0.92], [0.44, 0.83, 1.97], [0.25, 0.68, -0.99], [0.66,-0.45, 0.08] 。隐含层结点的激励函数采用tanh函数,输出层的激励函数采用sigmoid函数。目标函数采用平方误差准则函数。

时间: 2023-07-02 16:24:14 浏览: 217
这里提供一个Python版本的代码实现,使用NumPy库来进行矩阵运算。 ```python import numpy as np # 定义tanh和sigmoid激励函数 def tanh(x): return np.tanh(x) def sigmoid(x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) # 定义神经网络模型 class NeuralNetwork: def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): # 初始化权重矩阵 self.W1 = np.random.randn(input_dim, hidden_dim) / np.sqrt(input_dim) self.b1 = np.zeros((1, hidden_dim)) self.W2 = np.random.randn(hidden_dim, output_dim) / np.sqrt(hidden_dim) self.b2 = np.zeros((1, output_dim)) def forward(self, X): # 前向传播计算输出 self.z1 = np.dot(X, self.W1) + self.b1 self.a1 = tanh(self.z1) self.z2 = np.dot(self.a1, self.W2) + self.b2 self.y = sigmoid(self.z2) return self.y def backward(self, X, y, learning_rate): # 反向传播更新权重矩阵 delta3 = (self.y - y) * self.y * (1 - self.y) dW2 = np.dot(self.a1.T, delta3) db2 = np.sum(delta3, axis=0, keepdims=True) delta2 = np.dot(delta3, self.W2.T) * (1 - self.a1 ** 2) dW1 = np.dot(X.T, delta2) db1 = np.sum(delta2, axis=0) self.W2 -= learning_rate * dW2 self.b2 -= learning_rate * db2 self.W1 -= learning_rate * dW1 self.b1 -= learning_rate * db1 # 构造训练数据 X = np.array([[1.58, 2.32, -5.8], [0.67, 1.58, -4.78], [1.04, 1.01, -3.63], [-1.49, 2.18, -3.39], [-0.41, -4.73, 1.21], [1.39, 3.16, 2.87], [1.20, 1.40, -1.89], [-0.92, 1.44, -3.22], [0.45, 1.33, -4.38], [-0.76, 0.84, -1.96], [0.21, 0.03, -2.21], [0.37, 0.28, -1.81], [0.18, 1.22, 0.16], [-0.24, 0.93, -1.01], [-1.18, 0.39, -0.39], [0.74, 0.96, -1.16], [-0.38, 1.94, -0.48], [0.02, 0.72, -0.17], [0.44, 1.31, -0.14], [0.46, 1.49, 0.68], [-1.54, 1.17, 0.64], [5.41, 3.45, -1.33], [1.55, 0.99, 2.69], [1.68, 1.79, -0.87], [3.51, -0.22, -1.39], [1.86, 3.19, 1.51], [1.40, -0.44, -0.92], [0.44, 0.83, 1.97], [0.25, 0.68, -0.99], [0.66, -0.45, 0.08]]) y = np.array([[1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 1, 0], [0, 1, 0], [0, 1, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1]]) # 定义模型参数 input_dim = 3 hidden_dim = 4 output_dim = 3 learning_rate = 0.1 num_iterations = 10000 # 初始化神经网络模型 nn = NeuralNetwork(input_dim, hidden_dim, output_dim) # 训练模型 for i in range(num_iterations): y_pred = nn.forward(X) nn.backward(X, y, learning_rate) if i % 1000 == 0: loss = np.mean((y_pred - y) ** 2) print("Iteration %d, loss = %.4f" % (i, loss)) # 预测新样本 X_new = np.array([[1.5, 2.5, -5.5], [-1.5, 2.5, -3.5], [0.5, 1.5, -3.5]]) y_pred_new = nn.forward(X_new) print("New samples: ") print(X_new) print("Predictions: ") print(y_pred_new) ``` 这段代码定义了一个三层前向神经网络,包括一个输入层、一个隐含层和一个输出层。其中,隐含层的激励函数使用tanh函数,输出层的激励函数使用sigmoid函数。目标函数采用平方误差准则函数。训练数据包括30个样本,每个样本有三个特征,输出层有3个神经元,分别对应三个类别。最后,我们使用训练好的模型来预测三个新样本的类别。
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