MATLAB实现神经网络创建与训练指南

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0 下载量 17 浏览量 更新于2024-10-22 收藏 14KB RAR 举报
资源摘要信息: "create-fit-net.rar_Trains!" 标题和描述中提到的知识点主要涉及MATLAB编程环境以及神经网络的创建和训练过程。标题中的 "create-fit-net.rar" 表示这是一个以RAR格式压缩的资源包文件,其中可能包含了创建和训练拟合神经网络的代码和相关数据文件。标题中的 "Trains!" 可能是一个标识符或者简单地表明该功能与训练有关。描述中提到的 "this function works in matlab" 明确指出了使用环境为MATLAB,而 "Creates and trains a fitting neural network" 则详细说明了这个函数或程序的功能是创建并训练一个拟合神经网络。 以下是对上述知识点的详细说明: ### MATLAB基础和神经网络工具箱 MATLAB(矩阵实验室)是一个用于数值计算、可视化以及编程的高级语言和交互式环境。它广泛应用于工程和科学领域。MATLAB提供了一个名为神经网络工具箱(Neural Network Toolbox)的附加产品,该工具箱提供了设计、实现和分析神经网络的函数和应用程序。 ### 拟合神经网络(FitNet) 拟合神经网络通常指的是一种通过训练调整参数来拟合输入数据和目标输出的网络结构。在MATLAB的神经网络工具箱中,创建拟合神经网络通常涉及到定义网络的类型、大小、层次结构以及训练算法。 ### 神经网络的创建和训练 1. **创建神经网络**:在MATLAB中创建神经网络通常使用`newff`、`feedforwardnet`或其他相关的函数,这些函数允许用户指定网络的层数、每层的神经元数量、传递函数、训练函数等。 2. **配置网络**:配置神经网络是训练过程中的一个关键步骤。这涉及到选择适当的性能函数(性能指标),选择学习算法(如梯度下降、Levenberg-Marquardt等),以及定义训练过程的细节,如训练的次数(epochs)和停止训练的标准。 3. **训练神经网络**:训练过程是通过输入训练数据和目标数据到网络中进行的。MATLAB提供了`train`函数来执行这一过程。训练网络的目标是最小化输出误差,即实际输出与目标输出之间的差异。 4. **评估和测试**:在训练完成后,通常需要评估神经网络的性能。这可以通过对测试数据集进行预测并计算预测结果的误差来完成。常用的性能指标包括均方误差(MSE)、均方根误差(RMSE)等。 ### 压缩包文件内容分析 - **New Microsoft Word Document.docx**:虽然这是一个Word文档,但是它可能包含对如何使用该压缩包中的MATLAB脚本的描述、说明或者文档。有可能是教程、代码注释、使用说明或者神经网络配置的参数列表等。 - **create_fit_net.m**:这个文件很可能是MATLAB的m文件,也就是脚本文件。在这个文件中应该包含了创建和训练拟合神经网络的代码。文件中的代码应该定义了网络结构,指定了输入输出数据,进行了网络的配置和训练,并可能包含了将训练好的网络模型保存到文件的命令。 总结来说,给定的文件信息表明这是一个关于MATLAB环境下创建和训练神经网络的教程或工具。它可能包括了用于创建、配置、训练神经网络的MATLAB代码,以及可能的使用说明或文档。对于希望学习或应用MATLAB中神经网络工具箱的用户来说,该资源提供了一个实现神经网络拟合和学习的实用案例。

import numpy as np import tensorflow as tf from tensorflow import keras import matplotlib.pyplot as plt Let us define a plt function for simplicity def plt_loss(x,training_metric,testing_metric,ax,colors = ['b']): ax.plot(x,training_metric,'b',label = 'Train') ax.plot(x,testing_metric,'k',label = 'Test') ax.set_xlabel('Epochs') ax.set_ylabel('Accuracy') plt.legend() plt.grid() plt.show() tf.keras.utils.set_random_seed(1) We import the Minist Dataset using Keras.datasets (train_data, train_labels), (test_data, test_labels) = keras.datasets.mnist.load_data() We first vectorize the image (28*28) into a vector (784) train_data = train_data.reshape(train_data.shape[0],train_data.shape[1]train_data.shape[2]) # 60000784 test_data = test_data.reshape(test_data.shape[0],test_data.shape[1]test_data.shape[2]) # 10000784 We next change label number to a 10 dimensional vector, e.g., 1-> train_labels = keras.utils.to_categorical(train_labels,10) test_labels = keras.utils.to_categorical(test_labels,10) start to build a MLP model N_batch_size = 5000 N_epochs = 100 lr = 0.01 we build a three layer model, 784 -> 64 -> 10 MLP_3 = keras.models.Sequential([ keras.layers.Dense(128, input_shape=(784,),activation='relu'), keras.layers.Dense(64, activation='relu'), keras.layers.Dense(10,activation='softmax') ]) MLP_3.compile( optimizer=keras.optimizers.Adam(lr), loss= 'categorical_crossentropy', metrics = ['accuracy'] ) History = MLP_3.fit(train_data,train_labels, batch_size = N_batch_size, epochs = N_epochs,validation_data=(test_data,test_labels), shuffle=False) train_acc = History.history['accuracy'] test_acc = History.history对于该模型,使用不同数量的训练数据(5000,10000,15000,…,60000,公差=5000的等差数列),绘制训练集和测试集准确率(纵轴)关于训练数据大小(横轴)的曲线

2023-06-01 上传

import deap import random from deap import base, creator, tools, algorithms import numpy as np import pandas as pd # 参数 stations = 30 start_end_stations = [1, 2, 5, 8, 10, 14, 17, 18, 21, 22, 25, 26, 27, 30] min_interval = 108 min_stopping_time = 20 max_stopping_time = 120 passengers_per_train = 1860 min_small_loop_stations = 3 max_small_loop_stations = 24 average_boarding_time = 0.04 # 使用 ExcelFile ,通过将 xls 或者 xlsx 路径传入,生成一个实例 stations_kilo1 = pd.read_excel(r'D:\桌面\附件2:区间运行时间(1).xlsx', sheet_name="Sheet1") stations_kilo2 = pd.read_excel(r'D:\桌面\附件3:OD客流数据(1).xlsx', sheet_name="Sheet1") stations_kilo3 = pd.read_excel(r'D:\桌面\附件4:断面客流数据.xlsx', sheet_name="Sheet1") print(stations_kilo1) print(stations_kilo2) print(stations_kilo3) # 适应度函数 def fitness_function(individual): big_loop_trains, small_loop_trains, small_loop_start, small_loop_end = individual small_loop_length = small_loop_end - small_loop_start if small_loop_length < min_small_loop_stations or small_loop_length > max_small_loop_stations: return 1e9, cost = (big_loop_trains + small_loop_trains) * (stations - 1) * min_interval + average_boarding_time * passengers_per_train * (big_loop_trains + small_loop_trains) return cost, # 创建适应度和个体类 creator.create("FitnessMin", base.Fitness, weights=(-1.0,)) creator.create("Individual", list, fitness=creator.FitnessMin) # 注册初始化函数 toolbox = base.Toolbox() toolbox.register("big_loop_trains", random.randint, 1, 10) toolbox.register("small_loop_trains", random.randint, 1, 10) toolbox.register("small_loop_start", random.choice, start_end_stations) toolbox.register("small_loop_end", random.choice, start_end_stations) toolbox.register("individual", tools.initCycle, creator.Individual, (toolbox.big_loop_trains, toolbox.small_loop_trains, toolbox.small_loop_start, toolbox.small_loop_end), n=1) toolbox.register("population", tools.initRepeat, list, toolbox.individual) # 注册遗传算法操作 toolbox.register("mate", tools.cxTwoPoint) toolbox.register("mutate", tools.mutUniformInt, low=[1, 1, min(start_end_stations), min(start_end_stations)], up=[10, 10, max(start_end_stations), max(start_end_stations)], indpb=0.5) toolbox.register("select", tools.selBest) toolbox.register("evaluate", fitness_function) # 设置遗传算法参数 population_size = 100 crossover_probability = 0.8 mutation_probability = 0.2 num_generations = 100 # 初始化种群 population = toolbox.population(n=population_size) # 进化 for gen in range(num_generations): offspring = algorithms.varAnd(population, toolbox, cxpb=crossover_probability, mutpb=mutation_probability) fits = toolbox.map(toolbox.evaluate, offspring) for fit, ind in zip(fits, offspring): ind.fitness.values = fit population = toolbox.select(offspring, k=len(population)) # 找到最佳个体 best_individual = tools.selBest(population, k=1)[0] # 解码最佳个体 big_loop_trains, small_loop_trains, small_loop_start, small_loop_end = best_individual # 输出结果 print("Big Loop Trains:", big_loop_trains) print("Small Loop Trains:", small_loop_trains) print("Small Loop Start Station:", small_loop_start) print("Small Loop End Station:", small_loop_end)分析代码

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