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numpy实现神经网络反向传播算法的步骤实现神经网络反向传播算法的步骤
主要介绍了numpy实现神经网络反向传播算法的步骤,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者
工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
一、任务一、任务
实现一个4 层的全连接网络实现二分类任务,网络输入节点数为2,隐藏层的节点数设计为:25,50,25,输出层2 个节点,分
别表示属于类别1 的概率和类别2 的概率,如图所示。我们并没有采用Softmax 函数将网络输出概率值之和进行约束,而是直
接利用均方差误差函数计算与One-hot 编码的真实标签之间的误差,所有的网络激活函数全部采用Sigmoid 函数,这些设计都
是为了能直接利用梯度推导公式。
二、数据集二、数据集
通过scikit-learn 库提供的便捷工具生成2000 个线性不可分的2 分类数据集,数据的特征长度为2,采样出的数据分布如图 所
示,所有的红色点为一类,所有的蓝色点为一类,可以看到数据的分布呈月牙状,并且是是线性不可分的,无法用线性网络获
得较好效果。为了测试网络的性能,按照7: 3比例切分训练集和测试集,其中2000 ∗ 0 3 =600个样本点用于测试,不参与训
练,剩下的1400 个点用于网络的训练。
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns #要注意的是一旦导入了seaborn,matplotlib的默认作图风格就会被覆盖成seaborn的格式
from sklearn.datasets import make_moons
from sklearn.model_selection import train_test_split
N_SAMPLES = 2000 # 采样点数
TEST_SIZE = 0.3 # 测试数量比率
# 利用工具函数直接生成数据集
X, y = make_moons(n_samples = N_SAMPLES, noise=0.2, random_state=100)
# 将2000 个点按着7:3 分割为训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y,
test_size=TEST_SIZE, random_state=42)
print(X.shape, y.shape)
# 绘制数据集的分布,X 为2D 坐标,y 为数据点的标签
def make_plot(X, y, plot_name, file_name=None, XX=None, YY=None, preds=None,dark=False):
if (dark):
plt.style.use('dark_background')
else:
sns.set_style("whitegrid")
plt.figure(figsize=(16,12))
axes = plt.gca()
axes.set(xlabel="$x_1$", ylabel="$x_2$")
plt.title(plot_name, fontsize=30)
plt.subplots_adjust(left=0.20)
plt.subplots_adjust(right=0.80)
if(XX is not None and YY is not None and preds is not None):
plt.contourf(XX, YY, preds.reshape(XX.shape), 25, alpha = 1,cmap=plt.cm.Spectral)
plt.contour(XX, YY, preds.reshape(XX.shape), levels=[.5],cmap="Greys", vmin=0, vmax=.6)
# 绘制散点图,根据标签区分颜色
plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=y.ravel(), s=40, cmap=plt.cm.Spectral,edgecolors='none')
plt.savefig('dataset.svg')
plt.close()
# 调用make_plot 函数绘制数据的分布,其中X 为2D 坐标,y 为标签
make_plot(X, y, "Classification Dataset Visualization ")
plt.show()
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