sklearn中的神经网络

博客主要对神经网络原理进行了概述,涉及机器学习领域,借助sklearn工具,为读者初步介绍神经网络的相关原理知识。
### Sklearn神经网络的功能与使用 Sklearn 提供了一个名为 `MLPClassifier` 和 `MLPRegressor` 的模块用于构建多层感知机(Multi-Layer Perceptron, MLP),这是前馈型神经网络的一种实现形式。这些模块允许用户通过简单的接口定义隐藏层数量、激活函数以及优化算法。 #### 数据准备 在实际应用中,通常需要先对数据进行预处理并划分训练集和测试集。以下是常见的数据分割方法: ```python from sklearn.model_selection import train_test_split # 假设 data 是特征矩阵,target 是目标向量 train_data, test_data, train_target, test_target = train_test_split( data, target, test_size=0.2, random_state=42 ) ``` 上述代码实现了将数据按 80% 训练集和 20% 测试集的比例随机分配[^4]。 #### 构建分类器模型 对于分类任务,可以使用 `MLPClassifier` 来创建一个多层感知机模型。以下是一个完整的示例代码: ```python from sklearn.neural_network import MLPClassifier from sklearn.metrics import accuracy_score # 定义一个具有两层隐藏层的神经网络模型 mlp_clf = MLPClassifier(hidden_layer_sizes=(100, 50), activation='relu', solver='adam', max_iter=500) # 训练模型 mlp_clf.fit(train_data, train_target) # 预测测试集结果 predictions = mlp_clf.predict(test_data) # 输出预测准确率 accuracy = accuracy_score(test_target, predictions) print(f"Accuracy: {accuracy * 100:.2f}%") ``` 在此代码片段中,`hidden_layer_sizes` 参数指定了每层隐藏单元的数量;`activation` 设置了激活函数为 ReLU;而 `solver` 则选择了 Adam 作为优化算法[^1]。 #### 构建回归模型 如果目标是解决回归问题,则可采用 `MLPRegressor` 模块替代 `MLPClassifier`。下面展示如何利用该模块完成一次回归分析: ```python from sklearn.neural_network import MLPRegressor from sklearn.metrics import mean_squared_error # 创建一个单隐含层的回归模型 mlp_reg = MLPRegressor(hidden_layer_sizes=(100,), activation='tanh', solver='sgd', learning_rate_init=0.01, max_iter=1000) # 开始拟合过程 mlp_reg.fit(train_data, train_target) # 对测试集做出估计 predicted_values = mlp_reg.predict(test_data) # 打印均方误差评估指标 mse = mean_squared_error(test_target, predicted_values) print(f"MSE: {mse}") ``` 这里采用了双曲正切 (`tanh`) 函数作为激活机制,并且初始学习率为 0.01,同时运用随机梯度下降法更新权重参数。 #### 将模型转换成其他编程语言支持的形式 为了便于跨平台调用或者嵌入硬件设备之中运行已训练完毕的机器学习模型,可以借助第三方库 **sklearn-porter** 实现这一需求。例如将其导出至 C++ 文件格式如下所示: ```bash pip install sklearn-porter ``` 接着编写 Python 脚本来执行转化操作: ```python from sklearn_porter.Estimator import Estimator # 导出之前需重新加载原始模型对象 estimator = Estimator(mlp_clf) out = estimator.export(language='c') with open('model.c', 'w') as f: f.write(out) ``` 此部分描述来源于外部资源说明文档[^2]。
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