Python实现神经网络算法及应用的具体代码-创新互联
这篇文章将为大家详细讲解有关Python实现神经网络算法及应用的具体代码，小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。
Python实现神经网络算法及应用的具体代码如下
首先用Python实现简单地神经网络算法：
import numpy as np # 定义tanh函数 def tanh(x): return np.tanh(x) # tanh函数的导数 def tan_deriv(x): return 1.0 - np.tanh(x) * np.tan(x) # sigmoid函数 def logistic(x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) # sigmoid函数的导数 def logistic_derivative(x): return logistic(x) * (1 - logistic(x)) class NeuralNetwork: def __init__(self, layers, activation='tanh'): """ 神经网络算法构造函数 :param layers: 神经元层数 :param activation: 使用的函数（默认tanh函数） :return:none """ if activation == 'logistic': self.activation = logistic self.activation_deriv = logistic_derivative elif activation == 'tanh': self.activation = tanh self.activation_deriv = tan_deriv # 权重列表 self.weights = [] # 初始化权重（随机） for i in range(1, len(layers) - 1): self.weights.append((2 * np.random.random((layers[i - 1] + 1, layers[i] + 1)) - 1) * 0.25) self.weights.append((2 * np.random.random((layers[i] + 1, layers[i + 1])) - 1) * 0.25) def fit(self, X, y, learning_rate=0.2, epochs=10000): """ 训练神经网络 :param X: 数据集（通常是二维） :param y: 分类标记 :param learning_rate: 学习率（默认0.2） :param epochs: 训练次数（大循环次数，默认10000） :return: none """ # 确保数据集是二维的 X = np.atleast_2d(X) temp = np.ones([X.shape[0], X.shape[1] + 1]) temp[:, 0: -1] = X X = temp y = np.array(y) for k in range(epochs): # 随机抽取X的一行 i = np.random.randint(X.shape[0]) # 用随机抽取的这一组数据对神经网络更新 a = [X[i]] # 正向更新 for l in range(len(self.weights)): a.append(self.activation(np.dot(a[l], self.weights[l]))) error = y[i] - a[-1] deltas = [error * self.activation_deriv(a[-1])] # 反向更新 for l in range(len(a) - 2, 0, -1): deltas.append(deltas[-1].dot(self.weights[l].T) * self.activation_deriv(a[l])) deltas.reverse() for i in range(len(self.weights)): layer = np.atleast_2d(a[i]) delta = np.atleast_2d(deltas[i]) self.weights[i] += learning_rate * layer.T.dot(delta) def predict(self, x): x = np.array(x) temp = np.ones(x.shape[0] + 1) temp[0:-1] = x a = temp for l in range(0, len(self.weights)): a = self.activation(np.dot(a, self.weights[l])) return a
使用自己定义的神经网络算法实现一些简单的功能：
小案例：
X: Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
from NN.NeuralNetwork import NeuralNetwork import numpy as np nn = NeuralNetwork([2, 2, 1], 'tanh') temp = [[0, 0], [0, 1], [1, 0], [1, 1]] X = np.array(temp) y = np.array([0, 1, 1, 0]) nn.fit(X, y) for i in temp: print(i, nn.predict(i))
发现结果基本机制，无限接近0或者无限接近1
第二个例子：识别图片中的数字
导入数据：
from sklearn.datasets import load_digits import pylab as pl digits = load_digits() print(digits.data.shape) pl.gray() pl.matshow(digits.images[0]) pl.show()
观察下：大小：(1797, 64)
数字0
接下来的代码是识别它们：
import numpy as np
from sklearn.datasets import load_digits
from sklearn.metrics import confusion_matrix, classification_report
from sklearn.preprocessing import LabelBinarizer
from NN.NeuralNetwork import NeuralNetwork
from sklearn.cross_validation import train_test_split
# 加载数据集
digits = load_digits()
X = digits.data
y = digits.target
# 处理数据，使得数据处于0,1之间，满足神经网络算法的要求
X -= X.min()
X /= X.max()
# 层数：
# 输出层10个数字
# 输入层64因为图片是8*8的，64像素
# 隐藏层假设100
nn = NeuralNetwork([64, 100, 10], 'logistic')
# 分隔训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y)
# 转化成sklearn需要的二维数据类型
labels_train = LabelBinarizer().fit_transform(y_train)
labels_test = LabelBinarizer().fit_transform(y_test)
print("start fitting")
# 训练3000次
nn.fit(X_train, labels_train, epochs=3000)
predictions = []
for i in range(X_test.shape[0]):
o = nn.predict(X_test[i])
# np.argmax:第几个数对应大概率值
predictions.append(np.argmax(o))
# 打印预测相关信息
print(confusion_matrix(y_test, predictions))
print(classification_report(y_test, predictions))结果：
矩阵对角线代表预测正确的数量，发现正确率很多
这张表更直观地显示出预测正确率：
共450个案例，成功率94%
关于“Python实现神经网络算法及应用的具体代码”这篇文章就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，使各位可以学到更多知识，如果觉得文章不错，请把它分享出去让更多的人看到。
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