Python使用numpy实现BP神经网络

所属分类: 脚本专栏 / python 阅读数: 273
收藏 0 赞 0 分享

本文完全利用numpy实现一个简单的BP神经网络,由于是做regression而不是classification,因此在这里输出层选取的激励函数就是f(x)=x。BP神经网络的具体原理此处不再介绍。

import numpy as np 
 
class NeuralNetwork(object): 
  def __init__(self, input_nodes, hidden_nodes, output_nodes, learning_rate): 
    # Set number of nodes in input, hidden and output layers.设定输入层、隐藏层和输出层的node数目 
    self.input_nodes = input_nodes 
    self.hidden_nodes = hidden_nodes 
    self.output_nodes = output_nodes 
 
    # Initialize weights,初始化权重和学习速率 
    self.weights_input_to_hidden = np.random.normal(0.0, self.hidden_nodes**-0.5,  
                    ( self.hidden_nodes, self.input_nodes)) 
 
    self.weights_hidden_to_output = np.random.normal(0.0, self.output_nodes**-0.5,  
                    (self.output_nodes, self.hidden_nodes)) 
    self.lr = learning_rate 
     
    # 隐藏层的激励函数为sigmoid函数,Activation function is the sigmoid function 
    self.activation_function = (lambda x: 1/(1 + np.exp(-x))) 
   
  def train(self, inputs_list, targets_list): 
    # Convert inputs list to 2d array 
    inputs = np.array(inputs_list, ndmin=2).T  # 输入向量的shape为 [feature_diemension, 1] 
    targets = np.array(targets_list, ndmin=2).T  
 
    # 向前传播,Forward pass 
    # TODO: Hidden layer 
    hidden_inputs = np.dot(self.weights_input_to_hidden, inputs) # signals into hidden layer 
    hidden_outputs = self.activation_function(hidden_inputs) # signals from hidden layer 
 
     
    # 输出层,输出层的激励函数就是 y = x 
    final_inputs = np.dot(self.weights_hidden_to_output, hidden_outputs) # signals into final output layer 
    final_outputs = final_inputs # signals from final output layer 
     
    ### 反向传播 Backward pass,使用梯度下降对权重进行更新 ### 
     
    # 输出误差 
    # Output layer error is the difference between desired target and actual output. 
    output_errors = (targets_list-final_outputs) 
 
    # 反向传播误差 Backpropagated error 
    # errors propagated to the hidden layer 
    hidden_errors = np.dot(output_errors, self.weights_hidden_to_output)*(hidden_outputs*(1-hidden_outputs)).T 
 
    # 更新权重 Update the weights 
    # 更新隐藏层与输出层之间的权重 update hidden-to-output weights with gradient descent step 
    self.weights_hidden_to_output += output_errors * hidden_outputs.T * self.lr 
    # 更新输入层与隐藏层之间的权重 update input-to-hidden weights with gradient descent step 
    self.weights_input_to_hidden += (inputs * hidden_errors * self.lr).T 
  
  # 进行预测   
  def run(self, inputs_list): 
    # Run a forward pass through the network 
    inputs = np.array(inputs_list, ndmin=2).T 
     
    #### 实现向前传播 Implement the forward pass here #### 
    # 隐藏层 Hidden layer 
    hidden_inputs = np.dot(self.weights_input_to_hidden, inputs) # signals into hidden layer 
    hidden_outputs = self.activation_function(hidden_inputs) # signals from hidden layer 
     
    # 输出层 Output layer 
    final_inputs = np.dot(self.weights_hidden_to_output, hidden_outputs) # signals into final output layer 
    final_outputs = final_inputs # signals from final output layer  
     
    return final_outputs 

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

更多精彩内容其他人还在看

Python常见加密模块用法分析【MD5,sha,crypt模块】

这篇文章主要介绍了Python常见加密模块用法,结合实例形式较为详细的分析了MD5,sha与crypt模块加密的相关实现方法与操作技巧,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

Python向日志输出中添加上下文信息

这篇文章主要介绍了Python向日志输出中添加上下文信息的方法,非常不错,具有参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

Python实现的简单dns查询功能示例

这篇文章主要介绍了Python实现的简单dns查询功能,结合实例形式分析了Python基于socket模块的dns信息查询实现技巧,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

利用Anaconda完美解决Python 2与python 3的共存问题

Anaconda 是 Python 的一个发行版,如果把 Python 比作 Linux,那么 Anancoda 就是 CentOS 或者 Ubuntu,下面这篇文章主要给大家介绍了利用Anaconda完美解决Python 2与python 3共存问题的相关资料,文中介绍的非常详
收藏 0 赞 0 分享

Python随机读取文件实现实例

这篇文章主要介绍了Python随机读取文件的相关资料,需要的朋友可以参考下
收藏 0 赞 0 分享

用生成器来改写直接返回列表的函数方法

下面小编就为大家带来一篇用生成器来改写直接返回列表的函数方法。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
收藏 0 赞 0 分享

python爬虫入门教程--快速理解HTTP协议(一)

http协议是互联网里面最重要,最基础的协议之一,我们的爬虫需要经常和http协议打交道。下面这篇文章主要给大家介绍了关于python爬虫入门之快速理解HTTP协议的相关资料,文中介绍的非常详细,需要的朋友可以参考借鉴,下面来一起看看吧。
收藏 0 赞 0 分享

老生常谈Python进阶之装饰器

下面小编就为大家带来一篇老生常谈Python进阶之装饰器。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
收藏 0 赞 0 分享

浅谈Python基础之I/O模型

下面小编就为大家带来一篇浅谈Python基础之I/O模型。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
收藏 0 赞 0 分享

python如何获取服务器硬件信息

这篇文章主要为大家详细介绍了python获取服务器硬件信息的相关代码,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
收藏 0 赞 0 分享
查看更多