1-2BP神经网络--Keras实现

本文介绍如何使用Python及Keras工具包搭建一个简单的BP神经网络模型,并通过实例演示了如何设定训练集和测试集,搭建神经网络结构,以及配置损失函数、优化算法等。

该代码利用Python3实现,利用到了深度学习工具包Keras。

Keras是一个高层神经网络API,Keras由纯Python编写而成并基Tensorflow、Theano以及CNTK后端。Keras的主要特点:1.简易和快速的原型设计(keras具有高度模块化,极简,和可扩充特性);2.支持CNN和RNN,或二者的结合;3.无缝CPU和GPU切换。

# -*- coding: utf-8 -*-
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense

# 设定训练集和测试集
x_train = [i/100 for i in range(0, 80)]
y_train = [pow(i/100, 2) for i in range(0, 80)]
x_test = [i/100 for i in range(80, 100)]
y_test = [pow(i/100, 2) for i in range(80, 100)]

# keras的序贯模型
model = Sequential()

# 搭建3层的BP神经网络的结构,units表示隐含层神经元数,input_dim表示输入层神经元数,
# activation表示激活函数
model.add(Dense(units=64, input_dim=1, activation='sigmoid'))
model.add(Dense(units=1, activation='sigmoid'))

# loss表示损失函数,这里损失函数为mse,优化算法采用Adam,metrics表示训练集的拟合误差
model.compile(loss='mse', optimizer='Adam', metrics=['mape'])
点击查看完整代码
### BP神经网络在0-9数字识别中的实现与原理 BP(Back Propagation)神经网络是一种基于误差逆向传播算法的多层前馈神经网络,其核心思想是通过不断调整网络中的权重偏置,使得预测输出尽可能接近真实值。以下是BP神经网络在0-9数字识别中的实现与原理的详细解析。 #### 1. 数据预处理 手写数字识别的第一步是对原始图像进行预处理。通常需要将二维统计图转化为一维特征向量以便输入到神经网络中。例如,MNIST数据集中的每张图片为228像素的灰度图像,可以将其展平为一个长度为784的一维向量[^1]。 ```python import numpy as np # 假设X是一个包含28x28图像的numpy数组 def preprocess_image(image): return image.flatten() / 255.0 # 归一化并展平 ``` #### 2. 神经网络结构 BP神经网络通常由输入层、隐藏层输出层组成。对于0-9数字识别任务,输入层的节点数等于图像特征向量的维度(如784),隐藏层的节点数可以根据实验效果调整,输出层的节点数等于类别数(即10个数字)。 #### 3. 损失函数与优化 BP神经网络使用损失函数衡量预测值与真实值之间的差距,并通过梯度下降法更新权重偏置。常用的损失函数包括均方误差(MSE)交叉熵损失(Cross-Entropy Loss)。由于分类问题更适合使用交叉熵损失,因此推荐使用后者。 ```python import tensorflow as tf # 定义模型 model = tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.InputLayer(input_shape=(784,)), tf.keras.layers.Dense(128, activation='relu'), # 隐藏层 tf.keras.layers.Dense(10, activation='softmax') # 输出层 ]) # 编译模型 model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) ``` #### 4. 训练过程 训练神经网络的核心是通过正向传播计算预测值,然后利用反向传播算法更新权重偏置。训练过程中需要指定批次大小(Batch Size)、迭代次数(Epochs)等超参数[^1]。 ```python # 假设X_trainy_train是训练数据 model.fit(X_train, y_train, epochs=10, batch_size=32) ``` #### 5. 测试与评估 训练完成后,可以使用测试集评估模型性能。常用指标包括准确率(Accuracy)、混淆矩阵(Confusion Matrix)等。 ```python from sklearn.metrics import confusion_matrix # 测试模型 y_pred = model.predict(X_test) y_pred_classes = np.argmax(y_pred, axis=1) # 构建混淆矩阵 conf_matrix = confusion_matrix(y_test, y_pred_classes) print(conf_matrix) ``` #### 6. 总结 BP神经网络在手写数字识别中的应用展示了其强大的非线性映射能力。尽管BP网络的内部逻辑复杂且难以完全理解,但其整体解决问题的思路相对清晰:通过不断调整权重偏置,使模型逐渐逼近最优解。 ---
评论 9
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值