【機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)踐】numpy實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

基礎(chǔ)介紹

以下為自己動(dòng)手寫的一個(gè)最簡(jiǎn)單最基礎(chǔ)的三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型理疙,采用python語(yǔ)言齿梁,主要使用numpy庫(kù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類包含一個(gè)輸入層叠纷,一個(gè)隱藏層(最簡(jiǎn)單的矩陣乘子層)刻帚,一個(gè)輸出層。在隱藏層和輸出層采用sigmoid激活函數(shù)涩嚣。具有推導(dǎo)崇众、訓(xùn)練功能,并具有debug內(nèi)部過(guò)程輸出功能航厚。

實(shí)踐環(huán)節(jié)

以下文件包含了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類

#yyznet.py

import numpy as np
from numpy.core.numeric import full
from scipy.special import expit

class yyznn:
    def __init__(self, input, hidden, output, learning_rate, debug=False):
        self.inode = input
        self.hiddennode = hidden
        self.outputnode = output
        self.learning_rate = learning_rate
        self.initialize()
        self.debug = debug
        self.activation = expit
    
    def initialize(self):
        self.wih = np.zeros((self.hiddennode, self.inode), dtype=np.float)
        self.who = np.zeros((self.outputnode, self.hiddennode), dtype=np.float)

    def forward(self, input_array):
        input_ndarray=np.ravel(np.array(input_array)).T
        hidden_in = np.matmul(self.wih, input_ndarray)
        hidden_out = self.activation(hidden_in)
        output_in = np.matmul(self.who, hidden_out)
        output_out = self.activation(output_in)
        if self.debug: print("net w:", self.wih, self.who, sep="\n")
        return output_out

    def fit_once(self, X, y):
        X_ndarray = np.ravel(np.array(X)).T
        y_ndarray = np.ravel(np.array(y)).T
        if self.debug: print("in:", X_ndarray, "out:", y_ndarray, sep='\n')
        hidden_in = np.matmul(self.wih, X_ndarray)
        hidden_out = self.activation(hidden_in)
        output_in = np.matmul(self.who, hidden_out)
        output_out = self.activation(output_in)
        output_error = y_ndarray - output_out
        hidden_error = np.matmul(self.who.T, output_error)
        if self.debug: print("error output:", output_error, "errors hidden", hidden_error, sep='\n')
        if self.debug: print("old w:", self.wih, self.who, sep='\n')
        self.who += self.learning_rate * np.dot(np.expand_dims((output_error * output_out*(1.-output_out)), axis=1),\
            np.expand_dims(hidden_out, axis=1).T)
        self.wih += self.learning_rate * np.dot(np.expand_dims((hidden_error * hidden_out*(1.-hidden_out)), axis=1),\
            np.expand_dims(X, axis=1).T)
        if self.debug: print("new w:", self.wih, self.who, sep='\n')

以下文件包含了調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并對(duì)矩陣進(jìn)行擬合的代碼顷歌,代碼對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行十次訓(xùn)練,輸出每次訓(xùn)練后的擬合結(jié)果幔睬。

#main.py

from operator import truediv
import numpy as np
import yyznet

wly = yyznet.yyznn(4, 10, 2, 1, debug=False)
X = np.array([1, 2, 3, 4])
y = np.array([0.6, 0.8])

print(wly.forward(X))
for i in range(10):
    wly.fit_once(X, y)
    print(wly.forward(X))

輸出的結(jié)果

[0.5 0.5]
[0.51561992 0.54673815]
[0.5298997  0.58856266]
[0.5440345  0.62834611]
[0.55768086 0.66492412]
[0.56987541 0.69618157]
[0.57982865 0.72111183]
[0.58731892 0.74013608]
[0.59259844 0.75437381]
[0.5961262  0.76499471]
[0.59837175 0.77295694]

可見(jiàn)每次梯度下降的訓(xùn)練都能夠讓擬合結(jié)果更接近[0.6, 0.8]這個(gè)結(jié)果眯漩,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效。

下一步

下一步對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)中主要在于

  1. 編程技巧,構(gòu)建能被更加廣泛使用的赦抖、面向?qū)ο蟮膒ython神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
  2. 學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)原理舱卡,依次為根據(jù)調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)
最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末,一起剝皮案震驚了整個(gè)濱河市队萤,隨后出現(xiàn)的幾起案子轮锥,更是在濱河造成了極大的恐慌,老刑警劉巖要尔,帶你破解...
    沈念sama閱讀 219,039評(píng)論 6 508
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件舍杜,死亡現(xiàn)場(chǎng)離奇詭異,居然都是意外死亡盈电,警方通過(guò)查閱死者的電腦和手機(jī)蝴簇,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 93,426評(píng)論 3 395
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來(lái)匆帚,“玉大人熬词,你說(shuō)我怎么就攤上這事∥兀” “怎么了互拾?”我有些...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 165,417評(píng)論 0 356
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵,是天一觀的道長(zhǎng)嚎幸。 經(jīng)常有香客問(wèn)我颜矿,道長(zhǎng),這世上最難降的妖魔是什么嫉晶? 我笑而不...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 58,868評(píng)論 1 295
  • 正文 為了忘掉前任骑疆,我火速辦了婚禮,結(jié)果婚禮上替废,老公的妹妹穿的比我還像新娘箍铭。我一直安慰自己,他們只是感情好椎镣,可當(dāng)我...
    茶點(diǎn)故事閱讀 67,892評(píng)論 6 392
  • 文/花漫 我一把揭開(kāi)白布诈火。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般状答。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪冷守。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 51,692評(píng)論 1 305
  • 那天惊科,我揣著相機(jī)與錄音拍摇,去河邊找鬼。 笑死馆截,一個(gè)胖子當(dāng)著我的面吹牛授翻,可吹牛的內(nèi)容都是我干的。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 40,416評(píng)論 3 419
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開(kāi)眼堪唐,長(zhǎng)吁一口氣:“原來(lái)是場(chǎng)噩夢(mèng)啊……” “哼!你這毒婦竟也來(lái)了翎蹈?” 一聲冷哼從身側(cè)響起淮菠,我...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 39,326評(píng)論 0 276
  • 序言:老撾萬(wàn)榮一對(duì)情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎荤堪,沒(méi)想到半個(gè)月后合陵,有當(dāng)?shù)厝嗽跇?shù)林里發(fā)現(xiàn)了一具尸體,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 45,782評(píng)論 1 316
  • 正文 獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡澄阳,尸身上長(zhǎng)有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點(diǎn)故事閱讀 37,957評(píng)論 3 337
  • 正文 我和宋清朗相戀三年拥知,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片碎赢。...
    茶點(diǎn)故事閱讀 40,102評(píng)論 1 350
  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡低剔,死狀恐怖,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出肮塞,到底是詐尸還是另有隱情襟齿,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 35,790評(píng)論 5 346
  • 正文 年R本政府宣布枕赵,位于F島的核電站猜欺,受9級(jí)特大地震影響,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏拷窜。R本人自食惡果不足惜开皿,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 41,442評(píng)論 3 331
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望篮昧。 院中可真熱鬧赋荆,春花似錦、人聲如沸恋谭。這莊子的主人今日做“春日...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 31,996評(píng)論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽(yáng)疚颊。三九已至狈孔,卻和暖如春,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間材义,已是汗流浹背均抽。 一陣腳步聲響...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 33,113評(píng)論 1 272
  • 我被黑心中介騙來(lái)泰國(guó)打工, 沒(méi)想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留其掂,地道東北人油挥。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 48,332評(píng)論 3 373
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長(zhǎng)得像,于是被迫代替她去往敵國(guó)和親深寥。 傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子攘乒,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 45,044評(píng)論 2 355

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容