用matlab 编写 DBN 代码

时间: 2024-02-28 22:46:40 浏览: 21
抱歉,作为AI语言模型,我无法提供完整的Matlab代码。但是,以下是DBN的简单实现示例,供参考。 % DBN Example using MNIST Dataset % Load the MNIST dataset load mnist_uint8; % Convert the dataset to double train_x = double(train_x)/255; test_x = double(test_x)/255; train_y = double(train_y); test_y = double(test_y); % Set the number of nodes in each layer hidden_size = [500 500]; output_size = 10; % Train the DBN dbn = DBN(hidden_size, output_size); dbn = dbn.train(train_x, train_y, 'num_epochs', 50, 'batch_size', 100); % Evaluate the DBN on the test set pred_y = dbn.predict(test_x); % Compute the accuracy of the DBN accuracy = mean(test_y == pred_y); % Display the accuracy of the DBN fprintf('Accuracy: %f\n', accuracy); % DBN Class Definition classdef DBN < handle properties num_layers layers end methods function obj = DBN(hidden_size, output_size) % Initialize the DBN obj.num_layers = length(hidden_size) + 1; obj.layers = cell(1, obj.num_layers); obj.layers{1} = RBM(size(train_x, 2), hidden_size(1)); for i = 2:obj.num_layers - 1 obj.layers{i} = RBM(hidden_size(i-1), hidden_size(i)); end obj.layers{obj.num_layers} = Softmax(hidden_size(end), output_size); end function obj = train(obj, train_x, train_y, varargin) % Train the DBN p = inputParser; addParameter(p, 'num_epochs', 10); addParameter(p, 'batch_size', 100); parse(p, varargin{:}); num_epochs = p.Results.num_epochs; batch_size = p.Results.batch_size; % Pretrain the layers for i = 1:obj.num_layers - 1 obj.layers{i} = obj.layers{i}.train(train_x, 'num_epochs', num_epochs, 'batch_size', batch_size); train_x = obj.layers{i}.activate(train_x); end % Train the output layer obj.layers{obj.num_layers} = obj.layers{obj.num_layers}.train(train_x, train_y, 'num_epochs', num_epochs, 'batch_size', batch_size); end function pred_y = predict(obj, test_x) % Predict the labels of the test set for i = 1:obj.num_layers - 1 test_x = obj.layers{i}.activate(test_x); end pred_y = obj.layers{obj.num_layers}.predict(test_x); end end end % RBM Class Definition classdef RBM < handle properties W b c end methods function obj = RBM(visible_size, hidden_size) % Initialize the RBM obj.W = randn(visible_size, hidden_size) * 0.1; obj.b = zeros(1, visible_size); obj.c = zeros(1, hidden_size); end function obj = train(obj, train_x, varargin) % Train the RBM p = inputParser; addParameter(p, 'num_epochs', 10); addParameter(p, 'batch_size', 100); parse(p, varargin{:}); num_epochs = p.Results.num_epochs; batch_size = p.Results.batch_size; % Train the RBM using CD-1 for epoch = 1:num_epochs for batch = 1:floor(size(train_x, 1)/batch_size) batch_x = train_x((batch-1)*batch_size + 1:batch*batch_size, :); pos_h = sigmoid(batch_x * obj.W + repmat(obj.c, batch_size, 1)); pos_v = sigmoid(pos_h * obj.W' + repmat(obj.b, batch_size, 1)); neg_h = sigmoid(pos_v * obj.W + repmat(obj.c, batch_size, 1)); neg_v = sigmoid(neg_h * obj.W' + repmat(obj.b, batch_size, 1)); obj.W = obj.W + (batch_x' * pos_h - neg_v' * neg_h) / batch_size; obj.b = obj.b + mean(batch_x - neg_v); obj.c = obj.c + mean(pos_h - neg_h); end end end function act_x = activate(obj, x) % Activate the RBM act_x = sigmoid(x * obj.W + repmat(obj.c, size(x, 1), 1)); end end end % Softmax Class Definition classdef Softmax < handle properties W b end methods function obj = Softmax(input_size, output_size) % Initialize the Softmax obj.W = randn(input_size, output_size) * 0.1; obj.b = zeros(1, output_size); end function obj = train(obj, train_x, train_y, varargin) % Train the Softmax p = inputParser; addParameter(p, 'num_epochs', 10); addParameter(p, 'batch_size', 100); addParameter(p, 'learning_rate', 0.1); parse(p, varargin{:}); num_epochs = p.Results.num_epochs; batch_size = p.Results.batch_size; learning_rate = p.Results.learning_rate; % Train the Softmax using stochastic gradient descent for epoch = 1:num_epochs for batch = 1:floor(size(train_x, 1)/batch_size) batch_x = train_x((batch-1)*batch_size + 1:batch*batch_size, :); batch_y = train_y((batch-1)*batch_size + 1:batch*batch_size, :); pred_y = obj.predict(batch_x); error = batch_y - pred_y; obj.W = obj.W + learning_rate * batch_x' * error; obj.b = obj.b + learning_rate * mean(error); end end end function pred_y = predict(obj, x) % Predict the labels of x pred_y = softmax(x * obj.W + repmat(obj.b, size(x, 1), 1)); [~, pred_y] = max(pred_y, [], 2); end end end % Helper Functions function y = sigmoid(x) y = 1./(1 + exp(-x)); end function y = softmax(x) y = exp(x) ./ repmat(sum(exp(x), 2), 1, size(x, 2)); end

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